JP2930007B2

JP2930007B2 - ガス放電型表示装置

Info

Publication number: JP2930007B2
Application number: JP8136672A
Authority: JP
Inventors: 雅之登尾
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-05-30
Filing date: 1996-05-30
Publication date: 1999-08-03
Anticipated expiration: 2016-05-30
Also published as: JPH09320474A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報端末機器やパ
ーソナルコンピュータのディスプレイ、あるいは、テレ
ビジョンの画像表示装置などに用いるガス放電型表示装
置に関し、特に封入するガス組成に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電によって放射された紫外線の励起に
より発光する蛍光体を配してカラー表示を行うガス放電
型表示装置において、高発光輝度で高発光効率な、しか
も色再現性に優れた画像を映し出すためには、用いられ
る放電形式に適合したガス組成を設定することが重要で
ある。

【０００３】ところで、カラー表示を行うガス放電型表
示装置の構造として、図５に示す面放電型のガス放電型
表示装置が寿命特性や中間調表示などの点から有望であ
る。このガス放電型表示装置は、走査電極と維持電極よ
りなる面放電電極３を有する第１絶縁基板１と、データ
電極４を有する第２絶縁基板２とを、絶縁体隔壁６を挟
んではりあわせ、この基板間に形成された放電空間５に
放電ガスを封入する。また、面放電電極３は、絶縁体８
と、耐スパッタ性に優れ、かつ、多結晶の酸化マグネシ
ウム（以下、ＭｇＯ）などの高い２次電子放出係数をも
つ保護膜９で覆われている。また、データ電極４は、絶
縁体８に覆われ、絶縁体８の上には、放電にともない、
封入ガス中のキセノン励起原子から放射される真空紫外
線によって励起発光する蛍光体７が配置されている。こ
の蛍光体は、一般に、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎなどその発
色により選択される。このような構造のガス放電型表示
装置は、フラットディスプレイの中でも応答速度が速
く、かつ、メモリ特性をもつために駆動回路が簡単いな
る等の特徴から大面積ディスプレイに適している。ま
た、面放電型のガス放電型表示装置では、放電空間に封
入される放電ガスとして、ヘリウム＋キセノンあるい
は、ネオン＋キセノンの２成分混合ガスが広く用いられ
ている。

【０００４】また、これらの他には、特開平６−３４２
６３１に母体ガスをヘリウムとネオンの混合ガスとした
（ヘリウム、ネオン）＋キセノン３成分混合ガスが開示
されている。３成分混合ガス中に含まれるキセノン濃度
および全圧が等しい場合、ヘリウムとネオンの体積比率
をかえても、ネオンに対するヘリウムの体積比率が９割
以下の広い領域で、ヘリウム＋キセノン混合ガスと比較
して、より駆動電圧の低いネオン＋キセノン混合ガスと
同等の電圧で駆動できるだけでなく、３成分混合ガスは
２成分混合ガスのどちらよりも高い発光効率を示す（図
６、図７）。しかしながら、その成分にネオンを含むた
めに、ネオン体積比率が高い範囲では放電によってネオ
ンオレンジの発色が大きなり、色再現性が狭いだけでな
く、発光輝度の半減によって定義されるガス放電表示装
置の輝度寿命も充分ではなかった。

【０００５】一方、上記のように母体ガスを混合ガスと
して用いる他、バッファガスとして他のガスを加えて、
色再現性を改善し、輝度寿命を延ばす報告がある。これ
は特開昭６３−２０５０３１に示されているようなネオ
ン＋アルゴン＋キセノン混合ガスであるが、ネオン＋キ
セノン混合ガスに比較しても発光効率が低下するなどガ
ス表示装置に用いる際には、消費電力が増大するために
問題となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】通常、面放電型のガス
放電型表示装置においては、電極面上を保護しているＭ
ｇＯよりなる保護膜表面に、放電空間内の電界によって
加速されたキセノンイオンが衝突することで、ＭｇＯ膜
がスパッタされ、その消失により駆動電圧が上昇した
り、蛍光体上にスパッタ物が付着し、輝度が低下したり
する。このＭｇＯ膜のスパッタを抑制し、安定した駆動
と良好な表示品質を長期間得るためには、キセノンイオ
ンの加速を小さくすることとスパッタリングされたＭｇ
Ｏの拡散長を短くし、電極面上のＭｇＯの消失を抑える
ことが有効であり、このために放電ガスの全圧力を３５
０Ｔｏｒｒから５００Ｔｏｒｒとかなり高い圧力に設定
しなければならない。しかし、カラー表示のガス放電型
表示装置に一般に広く用いられるヘリウム＋キセノン混
合ガスの場合、このような高圧力では駆動電圧が上昇し
てしまう。高い発光輝度を得るため、放電ガスに混合す
るキセノン量を増加する方法をとることもあるが、キセ
ノン増加量にともないさらに駆動電圧が高くなるため、
高耐圧の駆動回路が必要となり、駆動が困難となる。

【０００７】これに対して、同じキセノン量を含んだネ
オン＋キセノン混合ガスは、低電圧で駆動でき、さら
に、キセノンイオンによるＭｇＯのスパッタも緩和され
る。しかし、ネオンの可視発光と蛍光体からの可視発光
とが混ざることによる色再現性の低下、画像表示に必要
な高速動作に対して劣るなどの問題点がある。

【０００８】前記（ヘリウム、ネオン）＋キセノンの３
成分混合ガスは、ヘリウム＋キセノン混合ガスに比較し
て、低駆動電圧であり高発光効率を有する。一方、ネオ
ン＋キセノン混合ガスに比較しても、高発光効率を有す
る。しかし、（ヘリウム、ネオン）＋キセノン混合ガス
に含まれるネオンに対するヘリウムの比率が６割を超え
ない領域では、放電時に放射されるネオンからの可視発
光が強く、白色表示を行う場合の色温度を著しく低下さ
せるなど色再現性を損なうものであった。また、この色
純度の向上をはかるためには、混合ガス中に含まれるキ
セノン濃度を増加させる方法もあるが、この方法では著
しく放電開始電圧の上昇を伴うため、高耐圧な駆動回路
を準備する必要がある。また、輝度寿命特性に関して
も、（ヘリウム、ネオン）＋キセノン混合ガスはネオン
＋キセノン混合ガスに対して劣るものであった。

【０００９】一方、ネオン＋アルゴン、キセノン混合ガ
スでは、特開昭６３−２０５０３１に示されるアルゴン
濃度範囲で色再現性や輝度寿命は改善されるが、発光効
率が低いために、消費電力が大きくなる問題点があっ
た。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、放電空間側内
面に一部塗布された蛍光体を設けたガス放電型表示装置
において、放電空間内に封入する放電ガスがヘリウム，
ネオン，キセノンおよびアルゴンの４成分混合ガスであ
ることを特徴とする。４成分混合ガスに含まれるキセノ
ンの混合比を１．５％から１０％とし、かつ、ヘリウム
とネオンの混合比率を３：７から７：３の割合で混合
し、アルゴンの混合比を５％から１０％とすることが望
ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明においては、キセノンを全
ガス圧に対する分圧比で１．５％から１０％含む４成分
混合ガスに含まれるヘリウムとネオンの混合比率を３：
７から７：３とし、アルゴンを５％から１０％混合する
ことで、駆動電圧を低く保ったままガス中に含まれるネ
オンからの可視発光を弱め色再現性に優れ、輝度寿命が
長く、高い発光効率をもつ良好な画像表示を実現でき
た。

【００１２】特開昭６３−２０５０３１では、ネオン＋
キセノンに対してアルゴンを混合することで、発光輝度
が増加し、輝度寿命が改善されることが報告されてい
る。この中では特に、ネオンの濃度が９０％以上、従っ
てアルゴンの濃度が１０％以下ではガスからの可視発光
が増加し、可視放電色の影響で蛍光体発光の色度値が変
化しまうとともに、発光輝度の低下も著しいとしてい
る。

【００１３】また、発光効率は、ネオン＋キセノンに比
較して減少する。これは、表示装置を構成するうえで
は、大きな欠点であった。例えば、放電を維持するため
に必要な電流が一定であっても、放電に必要な電圧が増
加するため、駆動回路に使用する部品の耐電圧が増加
し、表示装置が高価なものとなる。

【００１４】しかし、同時にこの特開昭６３−２０５０
３１においては、アルゴン混合範囲で、特にアルゴン混
合範囲が１０％以上でネオン＋キセノンの２成分ガスに
比較して放電開始電圧、放電維持電圧がどちらも上昇す
ることが述べられている。これは、表示装置を構成する
うえでは、大きな問題であった。すなわち、放電に必要
な電圧が増加するため、駆動回路に使用する部品の耐電
圧が増加し、表示装置が高価なものとなってしまう。

【００１５】従って、十分にガスからの可視発光を抑
え、輝度低下を招くことなく、かつ低い動作電圧で駆動
できるような適当なアルゴンの混合範囲は必ずしも見い
だされていなかったと考えられる。本発明ではこれらの
問題があるにもかかわらず敢えてアルゴンガスを、特開
平６−３４２６３１において開示された（ヘリウム、ネ
オン）＋キセノン混合ガスに混入して、動作電圧の上昇
を極力抑え、ガスからの発光も十分小さくして、高い発
光効率を保持したまま、更なる長寿命化に成功したもの
である。

【００１６】特に発光効率が従来のネオン＋アルゴン＋
キセノン混合ガスより高いことは重要である。発光効率
が高いと、同一の電力で得られる表示の輝度が高いので
明るく見やすいディスプレイを実現できる。あるいは、
同一の輝度で表示する場合は、発光に必要な電力を削減
でき、省エネルギー効果が大である。また、駆動回路の
電圧や電流を小さくできるため、駆動回路素子の耐電圧
を下げたり、または電流定格を下げることができ、コス
トダウンと高信頼化を実現できる点でも大変重要であ
る。また長寿命化を図りながら、しかもガスからの発光
輝度を従来よりも大きく引き下げることができるので、
従来よりも色再現範囲が広く、自然色を美しく再現でき
る表示品位の高いカラー表示のガス放電型表示装置を実
現することができた。

【００１７】図１に（ヘリウム、ネオン）＋キセノン
（４％）＋アルゴン４成分混合ガスに対する放電開始電
圧のアルゴン濃度依存性をヘリウムとネオンの比率（Ｈ
ｅ：Ｎｅ）をパラメータとして示す。図中の比率はヘリ
ウムとネオンの比率をしめしたものであり、ネオン＋ア
ルゴン＋キセノンは図中の（ｄ）に示す０：１０の比率
に相当する。放電開始電圧は、アルゴン０％の位置で示
される従来の（ヘリウム、ネオン）＋キセノン混合ガ
ス、またはアルゴン０％でかつヘリウム無しの点で示さ
れるネオン＋キセノンの混合ガスより１０Ｖ程高くなる
程度で済む。また、ヘリウム（Ｈｅ）が零の点で示され
るネオン＋アルゴン＋キセノン混合ガスに比較しても、
１０Ｖ以内の電圧上昇である。すなわち、アルゴン濃度
が１０％以下では、本発明のガスはアルゴン濃度を増加
させることによる放電開始電圧の増加は小さく、装置の
価格が急上昇するようなことはまったくない。

【００１８】図２に（ヘリウム、ネオン）＋キセノン
（４％）＋アルゴン４成分混合ガスに対する白色発光効
率のアルゴン濃度依存性をヘリウムとネオンの比率（Ｈ
ｅ：Ｎｅ）をパラメータとして示す。白色発光効率はア
ルゴン０％の位置で示される従来の（ヘリウム、ネオ
ン）＋キセノン混合ガスより１０％以内の低下の範囲に
抑えられていることが判る。また、ヘリウム（Ｈｅ）が
零の点で示されるネオン＋アルゴン＋キセノン混合ガス
に比較すると、２０％近い効率の改良がなされているこ
とが判る。しかもこの効率改善効果は図中の曲線（ａ）
から（ｃ）をみても明らかなようにアルゴンを混入して
も保持されるという大きな特徴がある。一方、この図に
は示されていないが、ヘリウム＋キセノン（４％）＋ア
ルゴンは放電開始電圧が３００Ｖ以上と、従来の（ヘリ
ウム、ネオン）＋キセノン混合ガスの２３０Ｖより著し
く電圧が高くなり、駆動は困難となる。

【００１９】つぎに、図３に（ヘリウム、ネオン）＋キ
セノン（４％）＋アルゴン４成分混合ガスに対するガス
発光輝度のアルゴン濃度依存性をヘリウムとネオンの比
率（Ｈｅ：Ｎｅ）をパラメータとして示す。図３より判
るようにアルゴンを１０％含む図中（ｄ）のネオン＋ア
ルゴン＋キセノン（４％）ガスでは、ガスからの発光輝
度は８ｃｄ／ｍ²程度である。これ以下のガス発光輝度
を、従来のヘリウム＋ネオン＋キセノン（４％）混合ガ
スで得るには、図３中の（ａ）から（ｃ）と比較するこ
とでネオンに対するヘリウムの割合を７割かそれ以上と
する必要があることがわかる。

【００２０】しかし、本発明の４成分ガスでは図３から
判るように、ヘリウムとネオンの比率を図中（ｃ）に示
す３：７程度としても、図中（ｄ）の従来のネオン＋ア
ルゴン＋キセノン混合ガス程度のガス発光輝度とするこ
とができた。しかも、図中（ａ）に相当するヘリウムの
比率を７まで増すと、ガス発光輝度はさらに低く抑える
ことができる。従って、従来のネオン＋アルゴン＋キセ
ノン混合ガスよりもさらに良好な色純度を得ることがで
きた。

【００２１】また、図４には発光輝度の初期値からの半
減期によって定義される輝度寿命を示す。（ヘリウム、
ネオン）＋キセノン（４％）放電ガス（Ｈｅ：Ｎｅの比
率は７対３）の場合を１とした時の寿命の相対値を示し
ている。アルゴンを５％以上混合することで長寿命化に
おいて著しい効果が得られることがわかる。特に１０％
混合すると、寿命は従来の（ヘリウム、ネオン）＋キセ
ノン（４％）の場合にくらべて２．５倍にも伸びる著し
い効果のあることが判る。

【００２２】なお、図には示さないが、キセノン量を著
しく少なくした場合にはこの効果は充分発揮されない。
また、キセノン量が多すぎると動作電圧の上昇や発光効
率の低下を引き起こすので、キセノン量をむやみに上げ
るわけには行かない。これらのことを勘案するとキセノ
ン量は１．５％以上１０％以下の範囲が適当である。

【００２３】以上の実施の形態では、面放電型のガス放
電型表示装置を例にとり、本発明の有効性について説明
したが、本発明は、高発光効率と優れた色再現性が得ら
れ、しかも長寿命であるという点で、放電空間内に放電
による紫外線励起で発光する蛍光体を配し、カラー表示
を行う種々の方式を用いたガス放電型表示装置について
も有効である。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明であきらかなように、本発明
の放電ガスを用いることにより、カラー表示を行うガス
放電型表示装置の駆動電圧や、発光効率を適当な値に保
ったまま、ネオンからのガス発光輝度を抑えつつ、輝度
寿命を大幅に改善することができる。したがって、特殊
な高耐圧の駆動回路が不用となるため、駆動回路の製作
が容易であるだけでなく、ネオンからのガス発光輝度を
抑えることで良好な色再現性を得ることができ、しかも
長寿命なカラー表示を行うガス放電型表示装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である４成分混合ガスに対
する放電開始電圧のアルゴン濃度依存性を示したグラフ
である。

【図２】本発明の実施の形態である４成分混合ガスに対
する白色発光効率のアルゴン濃度依存性を示したグラフ
である。

【図３】本発明の実施の形態である４成分混合ガスに対
するガス発光輝度のアルゴン濃度依存性を示したグラフ
である。

【図４】本発明の実施の形態における発光輝度寿命のア
ルゴン濃度依存性を示したグラフである。

【図５】面放電ガス放電表示装置の構造断面図を示すも
のである。

【図６】特許公開平６−３４２６３１記載のヘリウム−
ネオン−キセノン混合ガスに対する放電開始電圧および
最小維持電圧のヘリウム：ネオン比率依存性を示すもの
である。

【図７】特許公開平６−３４２６３１記載のヘリウム−
ネオン−キセノン混合ガスに対する発光効率のヘリウム
とネオンとの比率依存性を示すものである。

【符号の説明】

１第１絶縁基板２第２絶縁基板３面放電電極４データ電極５放電ガス空間６絶縁体隔壁７蛍光体８絶縁体９保護膜

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 11/02 H01J 11/00 H01J 17/20 H01J 17/49

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】放電空間側内面に一部塗布された蛍光体
を設け、放電空間内に放電ガスとしてヘリウム，ネオ
ン，キセノンおよびアルゴンの４成分混合ガスを封入し
たガス放電型表示装置において、前記４成分混合ガスに
含まれるキセノンの混合比を１．５％から１０％とした
ことを特徴とするガス放電型表示装置。
【請求項２】前記４成分混合ガスに含まれるヘリウム
とネオンの混合比率を３：７から７：３とする請求項１
記載のガス放電型表示装置。
【請求項３】前記４成分混合ガスに含まれるアルゴン
の混合比を５％から１０％とする請求項１または２記載
のガス放電型表示装置。