JPH0449739B2

JPH0449739B2 -

Info

Publication number: JPH0449739B2
Application number: JP59021583A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sakai; Hiroshi Murakami
Original assignee: Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1984-02-10
Publication date: 1992-08-12
Also published as: JPS60167239A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は、気体放電セルをマトリツクス配置し
てそれぞれの放電空間を区画する前面板もしくは
背面板の内面に蛍光体を被着したカラー画像を表
示する気体放電表示パネルに関し、特に、発光効
率を向上させるとともに製作が簡単、容易になる
ように改良したものである。

（従来技術）従来、メモリ型を含めた各種の直流型気体放電
表示パネルにおいては、気体放電時に生ずる陽光
柱の発光を用いることによつて例えば0.3％程度
の高い発光効率を得る一方では、メモリ機能をも
たせるなどにより発光時間を延長させて、表示輝
度をさらに上昇させ得る利点が得られる。しかし
ながら、陽光柱を用いた気体放電セルにおいて
は、陽光柱を生成させるために放電路を長くする
必要があり、長い放電路を構成するために前後の
パネル内面を離隔するセルシートを必要とし、さ
らに、セルシートに穿つた細長いセル空間の内壁
面に蛍光体を塗布する製作技術を必要とするの
で、製作が困であつて量産性に乏しく、製作コス
トも増大する、という欠点があつた。

一方、気体放電によつて生ずる負グローを発光
に用いた気体放電セルは、その発光効率が0.02％
程度と余りにも低いので、カラー表示用としては
ほとんど見捨てられており、また、小電流による
気体放電が不安定であるためにも実用には供し得
ない重大な欠点があるとされていた。

（発明の要点）本発明の目的は、上述した従来の欠点を除去
し、従来、特にカラー表示用としては実用に供し
得ないとされていた負グローを新たな知見に基づ
いて活用し、簡単な構成によつて容易に製作し得
るとともに、小電流によつても安定に動作し、高
い発光効率が得られるようにした新たな気体放電
表示パネルを提供することにある。

すなわち、本発明気体放電表示パネルは、気体
放電セルをマトリツクス配置してそれぞれの放電
空間を区画する前面板および背面板の少なくとも
一方の内面に蛍光体を被着した気体放電表示パネ
ルにおいて、陽極・陰極間距離ｄと紫外線放射気
体のセル内基準圧力P₀との積P₀・ｄが0.5乃至
8Torr・cmの範囲にある負グローセルにより前記
気体放電セルを構成し、各前記気体放電セルにつ
いて、陰極の面積が全内壁面積の15％を超えない
ようにするとともに、任意の連続した50μsecの期
間における平均放電電流が50μAを超えないよう
にしたことを特徴とするものである。

（実施例）以下に図面を参照して実施例につき本発明を詳
細に説明する。

まず、本発明の基本をなす負グローセルに関す
る本発明者らの新たな知見について説明する。

気体放電時に生ずる負グローを発光に用いる気
体放電セルすなわち負グローセルは、一般に第１
図ａに示すように構成し、その発光出力および発
光効率については、従来、第１図ｂに示すよう
に、発光出力は放電電流に比例し、発光効率は放
電電流に対してほぼ一定とされていた。なお、緑
色蛍光体Zn₂SiO₄：Mnを用いた負グローセルに
おいては蛍光体自身の飽和特性に基づき、微小電
流領域側にて発光効率が多少上昇することは認め
られていた。

しかしながら放電電流50μA以下の微小電流領
域においては、気体放電が不安定となるために、
その動作の態様が従来全く解明されていなかつ
た。本発明者らは、かかる微小放電電流領域にお
ける負グローセルの動作特性を明らかにするため
に、本発発明者らの提案に係る実公昭56−8130号
公報に記載のように、陰極面積を小さくすること
により気体放電の安定化を計つた負グローセルに
ついてその動作特性を詳細に測定したところ、従
来の予想に全く反して、電流値50μA近傍を境に
して発光効率が急激に上昇する第２の動作モード
が存在することを発見した。

本発明者らの上述した発見の対象となつた負グ
ローセルの構成を第２図ａに示し、その動の態様
を第２図ｂに示す。供試負グローセルの構成は、
第２図ａを第１図ａと対比すれば明らかなよう
に、従来の負グローセルの表示用部分とほぼ同様
であり、陰極材料にはBaAl₄を用い、封入ガスと
してHe−Xe2％，200Torrを用いたが、後に詳述
するように、陰極材料や封入ガスには余り依存せ
ず、動作特性としてはほぼ同様の傾向を示すこと
が判つた。また、パルス放電動作をさせた場合に
も、平均放電電流を小さする限りにおいては、同
様の傾向が維持された。すなわち、供試負グロー
セルの動作特性としては、第２図ｂに示すよう
に、第１図ｂに示した従来の負グローセルの平均
放電電流の領域に比して格段に小さい平均放電電
流の領域において、発光出力P₀と放電電流１と
の比にて表わす発光効率が、第１図ｂの従来特性
から予想されていた比直線から飛躍的に離れた発
光出力P₀の特性に応じて、飛躍的な上昇を示し
た。

負グローセルの発光効率に関する上述のような
新たな知見に基づいた本発明気体放電表示パネル
の基本的構成を第３図ａおよびｂに示す。図示の
ように、前面ガラス板FGと背面ガラス板RGとの
間に介挿した井桁状のセルシートCSにより、方
形の放電セルは個々に独立しているが、セルシー
トCSわずかな間隙を通じて封入ガはすべての放
電セルに連通して均一になつている。各放電セル
の陰極Ｃは、放電を安定させるために、各セルに
おける開口部を除き、背面ガラス板RGの内面に
被着した陰極母線CBとともに絶縁物被膜によつ
て覆つてある。なお、その絶縁物被膜は同様に背
面ガラス板RGの内面に被着する蛍光体層Rhによ
り代用することもできるが、厚膜ガラスによつて
構成すれば、確実に放電を安定化することができ
る。また、蛍光体層Phは、その絶縁物被膜およ
び陰極母線CB上に印刷技術等によつて被着する。
なお、図の構成例は表示パネルを反射型に構成し
たものであるから、蛍光体層Phは十分な厚さに
被着することができる。また、それらの陰極Ｃ、
陰極母線CB、あるいは、前面ガラス板FGの内面
に被着する表示陽極DA等の電極導体片は周知慣
用の製作技術、例えば厚膜印刷などにより容易に
製作し得るものである。

しかして、図示の構成による本発明の気体放電
セルにおいては、放電時に負グローを形成させる
ために、前面ガラス板FGと背面ガラス板RGとの
距離をもつて表わす放電距離ｄと封入ガスの種類
および封入ガス圧ｐとに制限を設けてある。ま
ず、紫外線放射の封入ガスとして最も重要な希ガ
ス系を用いた場合には、実験に基づいて基準化し
た封入ガス按P₀を P₀＝max｛0.8P_He・1.5P_Ne，2PAr ，6_Kr，9P_Xe｝ (1) によつて定義する。なお、上式(1)におけるP_He，
P_Ne，P_Ar，P_Kr，P_Xeは、それぞれ封入ガスHe，
Ne，Ar，Kr，Xeの分圧を表わすものである。
したがつて、従来の陽光柱発光を用いた気体放電
セルにおいては、基準化ガス圧P₀と放電距離ｄ
との積P₀・ｄが 12≦P₀・dTorr・cm となるのに対し、本発明による負グローセルにお
いては 0.5≦P₀・ｄ≦８となる。

なお、気体放電表示パネルにおいては、一般
に、Ni系の金属材料よりなる陰極を用いた場合
には、スパツタ防止用に水銀Hgを放電空間に入
れるが、その水銀蒸気の封入分圧は微少であるの
で、ここでは無視することとする。

一方、図の構成による本発明の負グローセルに
おける放電電流50μA以下に制限する。さらに、
図の構成による本発明の負グローセルにおいて
は、放電を安定化するために、前述したように陰
極Ｃの露出面を小くしているが、放電セル内の全
内壁面の面積の15％は超えないように制限する。

なお個々の放電セルの相互間にセルシーCBに
よる内壁面を設けていない構成の放電セルにおい
ては、各個の放電セル領域の境界に仮想のセル内
壁を配置して放電セル内壁面の面積を求める。

第３図示の構成例においては、表示陽極DAを
前面ガラス板FGの内面に配設したが、陰極Ｃの
構成材料の如何によつては、陰極Ｃの方を前面ガ
ラス板FGの内面に配設し、表示陽極DAを背面
ガラス板RGの内面に移した方が有利な場合があ
つた。例えばBaAl₄のように仕事関数の小さい材
料を陰極Ｃに用いた場合には、このようにするこ
とによつて発光効率が約1.5倍に上昇した。なお、
かかる場合においても、陰極Ｃに開口部を設けて
その開口部のみを露出させ、他の陰極構成金属部
材は、透明な絶縁材被膜により覆か、あるいは、
その陰極材料を局所的に被着させるようにする必
要がある。

また、本発明による負グローセルの他の構成例
として、第４図に示すように、陰極Ｃの部分を陰
極母線CB上に盛り上げて、蛍光体層Phの面より
突出させると、発光効率が20％程度上昇する。こ
の陰極Ｃの突出部分の少なくとも表面層を仕事関
数の小さい材料により構成ると、負グローセルを
低電圧化することができるので、発光効率はさら
に上昇する。

つぎに、各種のメモリ型気体放電表示パネルに
本発明を適用した場合の構成例について説明す
る。

第２図ｂに示した供試負グローセルの発光特性
から判るように、本発明による負グローセルは、
発光効率として優れているが、発光出力自体は小
さいので、何らかの法によつて発光時間を延長し
ないと十分な値の表示輝度が得られない。そのた
めに、本発明気体放電表示パネルとしては、各種
のメモリ型気体放電表示パネルの形態に構成する
必要があり、かる必要に応じて、各種のメモリ型
表示パネルに本発明を適用して発光効率の高い負
グロー放電を行なわせた場合の構成例を以下に示
す。

（１−ａ）抵抗を用いたメモリ型表示パネルこの種のメモリ型表示パネルに本発明を適用し
た場合の構成例を第５図ａおよびｂに示す。図示
の構成例においては、表示陽極母線DABに対し、
各セル毎に抵抗素子Ｒを介して表示陽極DAを接
続してある。この抵抗素子Ｒおよび表示陽極母線
DABのセル内に露出した部分は透明絶縁体IG、
例えばガラス材によつて覆う。さらに、抵抗素子
Ｒの抵抗値は100Kft〜数10MΩの範囲に設定す
るのが好適である。なお、この抵抗素子Ｒは、図
示の状態とは反対に、背面ガラス板RGの内面に
配設して陰極母線CBと陰極Ｃとの間に介在させ
ても同様の作用効果が得られ、また、図示の構成
配における前面ガラス板FG内面の電極を陰極と
して動作させても同様の作用効果が得られるこ
と、前述と同様である。

（１−ｂ）パルスメモリ動作表示パネル第３図示の構成による気体放電表示パネルにお
いて、表示陽極DAに繰返しパネル列を印加すれ
ば、いわゆるパルスメモリ動作を行なわさせ得る
ことは容易に理解される。その印加パルス列の繰
返し周期は、2μs〜50μsの範囲内にて任意の連続
した50μs期間における放電電流の平均値が50μA
を超えないようにして、駆動パルス列の信号波形
を設定する必要がある。特に、１回のパルス放電
における放電電流値と放電時間幅との積は、
10nc（ナノクーロン）を超えないようにした方が
良好な発光効率を得易い。かる動作条件のもとに
おいては、平均電流にほぼ等しい放電電流値にて
直流放電を行なつたときの発光効率に近い値の発
光効率がられる。なお、第５示の構成における抵
抗素子Ｒの抵抗値を数百ＫΩ以下に設定すれば、
電流制限付きのパルスメモリ動作を行なわさせ得
るとともに、アーク放電への移行およびその移行
に伴う放電セルの損傷を阻止することができる。

一方、気体放電表示パネルにより中間調を有す
る動画像を表示するためには、１フイールド期間
の中に６〜８サブフイールドの画像を表示する必
要があり、各サブフイールド期間においては、
2m sec程度の短期間中に表示面のすべての行を
走査して各行の表示用放電セルに所要の気体放電
を行なわせる必要がある。そのためには、本発明
による負グロー放電表示パネルにおいても、各表
示用負グローセルに走査用の補助放電セルを組合
わせて表示パネルを構成する必要があるので、か
かる態様の本発明負グロー放電表示パネルの構成
例について以下に説明する。

（２−ａ）バローズ型表示パネル第１図ａに示した構成による従来の負グローセ
ルは、走査用補助放電セルを備えたバローズ型表
示パネルの形態をなしているが、低電流時におけ
る動作が不安定であるから、陰極Ｃの露出部分が
15％以下になるように制限しなければならない。
そのために、陰極Ｃのプライミング穴の部分のみ
を露出させて、他の部分は、蛍光体を含めて絶縁
体材料により被覆する必要がある。かかる構成の
負グロー放電表示パネルは、パルスメモリ型表示
パネルとして動作させると、比較的高い発光効率
が得られる。さらに、第５図に示したように抵抗
体Ｒを表示陽極DAもしくは陰極Ｃと各母線との
間に介挿すれば、前述した抵抗メモリ型表示パネ
ルとしても動作させて発光効率を上昇させること
もできる。

なお、第１図ａに示した構成の表示パネルにお
いては、陰極Ｃの導として、セルシートCS１区
CS２とに挟まれたリボン状の陰極導体CRを用い
ているが、高解像度の表示パネルとするためにセ
ルピツチを小さくしていくと、リボン状陰極導体
相互間の接触などが生じて製作上問題を惹起する
おそれがある。

次項に述べる第６図示の構成例においては、か
かる障の発生を回避するように構成してある。図
の構成による表示パネルにおいては、上述した陰
極Ｃ、陰極母線CBを始め、表示陽極DA、走査
陽極SA、抵抗体Ｒ等、すべての構成要素を厚膜
印刷のみ、もしくは、厚膜印刷と薄膜被着とのみ
によつて形成してある。

（２−ｂ）走査用補助放電部位を設けた表示パ
ネル第６図ａおよびｂに示す構成例は、前面ガラス
板FGの内面に表示陽極DAを配設した前面陽極
型であるとともに、その表示陽極DAに直例に抵
抗素子Ｒを有する抵抗メモリ型でもあり、前面ガ
ラス板FGの内面に厚膜印刷により形成して各セ
ル間の隔壁をなすセルシートCSの下端における
背面ガラス板RGの内面に凹欠部を設け、セルシ
ートSCの下端面に被着した走査陽極SAと凹欠面
に沿つて彎曲した陰極母線CSの露出部とにより
走査用補助放電セルを構成してある。なお、セル
シートCSの下端面に被着する走査陽極SAは表示
陽極DAの２列に対して１列の割合にて配設し、
両側に隣接する２個の表示セルに共通にプライミ
ング作用を及ぼすように構成してある。また、背
面ガラス板RGの内面に設けた凹欠部は、走査陽
極SAに対向した溝状をなしており、エツチング、
切削等により形成する。その溝を横切つて陰極母
線CBを配設してあり、表示セル部底面の中央部
においてのみその陰極母線CBの導体を露出させ
て陰極Ｃを構成してある。

かかる構成において、背面ガラス板RGの凹欠
部内における陰極母線CBの露出部と走査陽極SA
との近接点近傍にて補助放電を生起させ、その補
助放電により生成された励起粒子を、セルシート
CSと凹欠部との間のスリツトSLを介し、表示セ
ル側に拡散させてプライミング作用を行なわさせ
る。なお、スリツトSLは封入ガスを各セル内に
導入するための通気路としても作用している。

かかる構成による第６図の表示パネルは、第５
図示の表示パネルにおけると同様に、抵抗素子Ｒ
を小さくして製作すれば、パルスメモリ型表示パ
ネルとしても動作させることができる。また、各
陽極DA，SAと陰極Ｃとの位置関係を全面的に
反転させても、全く同様に動作することは周知の
とおりであり、また、抵抗素子Ｒは背面ガラス板
RGの内面に配設して陰極Ｃに直列に介挿し得る
ことも周知のとおりである。

つぎに、本発明による負グロー放電表示パネル
の上述した各種の構成例に共通の各構成材料、製
作方法および動作の態様について説明する。

（３−ａ）電極導体および陰極材料陰極材料としては、通常４２−６合金リボンや
ワイヤを用いる。また、厚膜等の印刷用材料とし
てはNi系のペーストを用い、焼成して使用する。
陰極母線用材料としては、良好な導電性を有する
AU，Ag，Cu，Al等もしくはそれらの合金ある
いは混合物を用い、その表面部分のみにNiを印
刷、メツキ、蒸着、スパツタ等により被着させた
ものも用いることができる。なお、陽極材料とし
ては、上述した各金属材をそのまま用いることも
あり、また、陰極材料としては上述した各金属材
料を電子放出物質の表面層によつて被覆したもの
は周知である。その電子放物質、すなわち、いわ
ゆるエミツタとしてはBaAl₄，Ba，LaB₆，
BaAl₂O₄，Mg等およびそれらの混合物や合金を
用いる。

（３−ｂ）絶縁物使用する絶縁物被膜が比較的薄い場合には透明
なガラス厚膜を用いる。なお、蒸着等慣用の製造
方法により絶縁物薄膜を形成し得ること勿論であ
る。また、セル間隔壁、すなわち、いわゆる土手
やセルシートのように厚い絶縁物層を形成する場
合には、ガラス、感光性ガラス、マコール等の薄
板をエツチングもしくは機械加工により形成する
こともできる。さらに、ガラス質の超厚膜用ペー
ストを印刷焼成してかかる厚い絶縁物層を形成す
ることもできる。

（３−ｃ）抵抗体気体放電セルに用いる抗体としては、通常、
RuO₂の厚膜を用いるが、Ta，NiCrやSnO₂など
の透明導電体の薄膜を用いることもできる。

（３−ｂ）蛍光体赤色用としては（Ｙ，Gd）BO₃：Eu，
YBO₃：Eu、緑色用としてはZn₂SiO₄：Mn，
BaAl₁₂O₁₉：Mn、青色用としては
BaMgAl₁₄O₂₈：Eu²⁺，BaMg₂Al₁₄O₂₄：Eu²⁺を、
それぞれ、印刷、スプレー、感光性粘着剤法等を
用いて被着する。なお、本発明表示パネルにおけ
る蛍光体層は各放電セルの平面部、すなわち、前
面ガラス板もしくは背面ガラス板の内面に被着す
ればほぼ十分であるが、さらに、セルシートの壁
面にも被着すれば、それだけ発光効率をさらに上
昇させることができる。

（３−ｅ）製作方法放電セルの各部構成要素のパターン形成には、
印刷法の他にフオトリゾグラフイを用いるのが好
適であることは周知のとおりである。

なお、抵抗メモリ型表示パネルの製作に当り、
抵抗素子を配設する部位は、前面ガラス板内面の
ほか、背面ガラス板内面とすることもでき、いず
れにしても、各放電セルの放電電極に直列に介挿
し得るように配置すれば足りる。

（効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、負グロー放電セルの低電流動作により従来に
比して格段に高い発光効率の気体放電表示パネル
を実現し得るのみならず、螢光体層の放電セルの
平面部に被着させて有効に発光させ得るので、セ
ルピツチの細かい高密度、高効率の表示パネルを
容易に製作し得るという格別の効果が得られる。

また、走査用プライミング放電を併用する場合
には、高速アドレスが可能となるので、テレビジ
ヨン画像の表示に好適となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａおよびｂは従来の負グロー放電表示パ
ネルの構成および発光特性をそれぞれ示す断面図
および特性曲線図、第２図ａおよびｂは本発明に
よる負グロー放電表示パネルの基本構成および発
光特性をそれぞれ示す断面図および特性曲線図、
第３図ａおよびｂは本発明気体放電表示パネルの
構成例をそれぞれ示す断面図および平図、第４図
は同じくその気体放電表示パネルの他の構成例を
示す断面図、第５図ａおよびｂは同じくその気体
放電表示パネルのさらに他の構成例をそれぞれ示
す断面図および平面図、第６図ａおよびｂは同じ
くその気体放電表示パネルのさらに他の構成例を
それぞれ示す平面図および断面図である。 FG……前面ガラス板、RG……背面ガラス板、
DA……表示陽極、SA……走査用補助陽極、CR
……陰極導体、PH……プライミング穴、Ph……
蛍光体層、CS，CS１，CS２……セルシート、Ｃ
……陰極、CB……陰極母線、ｄ……放電距離、
IG……絶縁ガラス被膜、IR……絶縁材、DAB…
…表示陽極母線。

Claims

【特許請求の範囲】１気体放電セルをマトリツクス配置してそれぞ
れの放電空間を区画する前面板および背面板の少
なくとも一方の内面に蛍光体を被着した気体放電
表示パネルにおいて、陽極・陰極間距離ｄと紫外
線放射気体のセル内基準圧力P₀との積P₀・ｄが
0.5乃至8Torr・cmの範囲にある負グローセルに
より前記気体放電セルを構成し、各前記気体放電
セルについて、陰極の面積が全内壁面積の15％を
超えないようにするとともに、任意の連続した
50μsecの期間における平均放電電流が50μAを超
えないようにしたことを特徴とする気体放電表示
パネル。２特許請求の範囲第１項記載の表示パネルにお
いて、前記気体放電セルがメモリ機能を備えて、
１回のパルス放電における電流・時間幅積が
10nCを超えないパルスメモリ動作をすることを
特徴とする気体放電表示パネル。