JPS6236340B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、表示画面の画素を構成する放電セル
をマトリクス状に配置したガス放電パネルの改良
に関する。即ち、この種ガス放電表示パネルの一
つの問題点である輝度及び発光効率を向上させる
ことを目的として案出されたものである。

従来の、画素をマトリクス状に配したガス放電
表示パネルは、例えば第１図に示す如くに構成さ
れている。即ち、ガス放電表示パネル１′に於い
ては、まずリボン状もしくは線状のアノード電極
２′が多数並設され、放電セルを形成する丸形の
窓穴３′が多数穿設された絶縁スペーサ４′が前記
アノード電極２′上に載置され、このスペーサ
４′に、小さな丸形の窓穴５′が穿設されたリボン
状のカソード電極６′が直交して配設される。ま
た、カソード電極６′とアノード電極２′とは各々
絶縁スペーサ７′，８′を介して例えば透明ガラス
板より成る前面プレート９′と、同様にガラス板
（不透明でも可）より成る背面プレート１０′とに
よつて狭持される如くに構成されている。そして
前記前面プレート９′と背面プレート１０′とは
各々の周囲を互いに封着して気密外囲器と成され
ており、その外囲器内部は一旦真空と成された後
ネオン、アルゴン、ヘリウム、キセノン、クリプ
トン等の不活性ガスを主体とした放電発光に寄与
するガスが封入されている。

上述した如き従来のガス放電表示パネルの有す
る問題点は、例えばCRT等に競合して表示容量
を増大し、且つ表示画素密度を高めて高細密表示
を行おうとする場合、画素の微小化に伴つて発光
輝度そのものが低下する他ガス放電発光の発光効
率までもが低下するという点であり、それらの問
題を解決するために従来より種々の検討がなされ
てきた。その一例としてはガス放電表示パネルに
表示メモリー機能を持たせる方法や、多行同時駆
動（複数放電セルの同時駆動）によりデユーテイ
ーサイクルを改善する方法等があつた。

本発明は、これら従来のガス放電表示パネルに
係る問題点に鑑みて案出されたもので、陰極の表
面積をより大きくしてガス放電に拘わる放電電流
をより多く確保すべく、カソード電極のアノード
電極と対向して放電セルに位置する部分には窓穴
を設けた中空陰極構造を導入し、更にこの中空陰
極構造を成すカソード電極の窓穴の形状やカソー
ド電極の板厚に改良を施して、配列密度の高い細
幅のカソード電極であつても大きな放電電流を確
保しつつも電流密度は低く押さえることができ
る、即ち高発光輝度及び高発光効率を実現しなが
ら動作電圧の上昇を招くことのないガス放電表示
パネルを提供することを目的とするものである。

本発明の構成は、放電セルを構成する窓穴をあ
けた多数のカソード電極を前面プレート側に配置
し、多数のアノード電極を前記窓穴の位置に合わ
せ且つ前記カソード電極と所定間隔を隔てて交叉
させて背面プレート側に配置し、前記前面プレー
トと背面プレートとによつて外囲器を構成し、そ
の内部に前記両電極と共に放電に寄与するガスを
封入したガス放電表示パネルに於いて、前記カソ
ード電極の窓穴の形状を略方形状とし、前記カソ
ード電極窓穴の一辺の長さＤ及びカソード電極の
板厚Ｔを、封入ガス中の電子の平均自由行程をλ
ｅとしたとき、 40λｅ≦Ｄ≦500λｅ ………(1) 10λｅ≦Ｔ≦100λｅ ………(2) に選定したことを特徴とするガス放電表示パネル
に関するものである。

尚、ここでＤ及びＴの最適数値範囲を設定する
にあたり電子や原子（或いは分子）の運動を論ず
る際に一般的に用いられている概念である電子の
平均自由行程λｅなるパラメータを導入して表現
したのは、一般にガス放電現象の諸特性はガス放
電表示パネルの物理的構造だけでなく、ガス媒質
空間の状態、つまり封入ガスの種類及びその蒸気
圧、あるいは温度等の様々な変数に依存してお
り、どの一つの変数を変化させても放電特性が変
わつてしまい、それら封入ガス等による媒質空間
の環境に対してガス放電表示パネルの物理的構造
が正に最適であるか否かを予め定性的に判断する
ことは非常に困難であつた。そのため、ガス放電
のメカニズムに直接的最終的に関与し、且つ前記
各種の変数に依存する関数として統轄的に即ちあ
らゆる封入ガスの種類や状態にも対応して媒質空
間の特性を定性的に表現でき、そしてＤ及びＴ等
と同じ長さの次元を有し、各変数の値が決まれば
理論的に算出して求めることができる等の利用し
やすさを有する面と、あくまでもカソード電極
（陰極）形状が放電空間の電界分布に直接的な影
響を与え、延いては電子の平均自由行程λｅ自身
にも影響を及ぼすという密な相関関係を有してい
るからである。

ここで本発明を図面に示す一実施例に基づき説
明すれば次のごとくである。

図中１は、本発明のガス放電表示パネル本体で
ある。２は線状のアノード電極であり、多数平行
に並設されている。６はリボン状のカソード電極
であり、前記アノード電極２と所定の間隔を隔て
て交叉されて多数配置される。即ち、例えばカソ
ード電極６は、アノード電極２に載置され且つ方
形状の窓穴３が多数穿設されている板状の絶縁ス
ペーサ４上に載置され、さらに前記スペーサ４の
窓穴３と相対向する部分には窓穴３よりは幾分小
さいが、後述する本発明の要旨たる略方形状の
（本実施例にあつては正方形の）窓穴５が穿設さ
れている。そしてカソード電極６とアノード電極
２とは、各々板条の絶縁スペーサ７及び８を介し
て透明ガラス等より成る前面プレート９と、同様
にガラス等（不透明でも可）より成る背面プレー
ト０とにより狭持される如くにサンドイツチ状に
構成されるものであり、前記絶縁スペーサ７及び
８にも前記絶縁スペーサ４と同形状の窓穴７ａ，
８ａが前記カソード電極６の窓穴５に相対向する
位置に複数個穿設されている。そして又、前述し
た従来のガス放電表示パネルと同様に、前面プレ
ート９と背面プレート１０とは、周囲を気密封止
することにより気密外囲器を構成しており、この
気密外囲器内部にはネオン、アルゴン、キセノ
ン、クリプトン等の不活性ガスが封入されてい
る。

然して、本発明のガス放電表示パネルにあつて
は、第２図及び第３図に示すカソード電極６の窓
穴５の形状を正方形等の方形状、若しくはその変
形側として、各辺が窓穴内方に湾曲突出した略糸
巻形状、及び四隅部が面取りした如き形態を有す
る略糸巻状、或いは四隅部に袋状の円弧状切欠き
部を有する方形状または略菱形状等とし、前記カ
ソード電極６の略方形状の窓穴の一辺の長さＤと
板厚Ｔとを、放電発光の担い手である封入された
不活性ガス空間中に於ける電子の平均自由行程λ
ｅに対し、 40λｅ≦Ｄ≦500λｅ ………(1) 10λｅ≦Ｔ≦100λｅ ………(2) の関係を満足する値とすると、カソード電極６の
窓穴の四隅の部分に中空陰極効果（ホローカソー
ド効果：ガスイオンの再結合場が方向の異なる電
界が近接して存在するため局部的あるいは全面的
に重なり合つて特に高密度となる現象）を有効に
発揮し、高発光輝度、高発光効率のガス放電表示
パネルが実現される。

ここで、一般的なホローカソード放電の概要に
ついて述べると、円筒形又は円錐形の電極の内面
を陰極として放電動作させたときや、平行電極を
向かい合わせて配置して、その内面を共通の陰極
として動作させたときの放電をホローカソード放
電と呼び、一般的な特徴として次のような点が挙
げられる。即ち、陰極空間内の電離イオン密度が
高いため放電電流密度を通常の正規グロー放電に
比べて非常に大きく取ることができ、その結果放
電維持電圧が低くなり、また陰極空間内に於ける
陰極金属の蒸気密度が高いため空間移動電子の平
均自由行程が小さくなり、陰極暗部（グロー放電
部と陰極との間に存在する非発光空間）の厚みも
小さくなる、即ち負グローの光放射が豊富にな
り、そしてカソード表面の対向方向は連続あるい
は対向するカソード表面にて閉じているため外部
へのスパツタ飛散量が少ないこと等が挙げられ
る。即ち、本発明に於いては、このようなホロー
カソード放電により得られる種々の効果を、ガス
放電表示パネルの輝度及び発光効率の向上に利用
せんとするものである。

本発明に於いては、このホローカソード放電を
ガス放電表示パネルに応用するため、各種ガス条
件により各種陰極窓穴形状について実験を行つた
結果、陰極窓穴の形状が略方形状の場合に第４図
Ａに示す如く、窓穴５内部の四隅５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄには対向する陰極窓穴の辺同志の距離が
狭いため負グローの重なりが生じ、第４図Ｂに示
す従来の窓穴５′の形状のものと異なり、望むべ
きホローカソード放電が発生するという事実が得
られた。また更に、方形状の窓穴５の効果を増大
させるために、カソード電極６の板厚を変えて実
験を行つた。これらの実験検討結果を第５図に示
す。

第５図に於いて、横軸は方形状の窓穴の一辺の
長さＤを示し、縦軸はカソード電極の相対輝度を
示すものであり、曲線Ａは従来のガス放電表示パ
ネルのカソード電極の窓穴（丸穴）の相対輝度、
曲線Ｂはカソード電極の板厚が10λｅでカソード
電極の窓穴形状を方形状とした場合の相対輝度、
曲線Ｃはカソード電極の板厚が100λｅで、同じ
くカソード電極の窓穴形状を方形状とした場合の
相対輝度である。

この第５図に示すグラフからして、ホローカソ
ード放電を有効にガス放電表示パネルに応用する
ためには、陰極窓穴の一辺の長さＤ及びカソード
電極の板厚Ｔは 40λｅ≦Ｄ≦500λｅ 10λｅ≦Ｔ≦100λｅ の条件を満たすように定める必要があることを見
出した。

また、本発明によるガス放電表示パネルと、従
来の平板陰極を利用したガス放電表示パネルとの
放電電圧及び電流特性について比較してみると第
６図のようになる。これによれば、従来の平板陰
極を利用したガス放電表示パネルに於いては、そ
の放電電流Ｉを増加した場合、放電維持電圧Ｖも
それに呼応して上昇するが、本発明によるガス放
電表示パネルの場合は、放電電流Ｉが増加した場
合の放電維持電圧Ｖの上昇は平板電極の場合に比
べて僅かであり、特に板厚が厚くなるほどその傾
向は顕著である。

このように、ホローカソード放電を利用した本
発明によるガス放電表示パネルに於いては、小さ
な陰極で陰極電流（放電電流）を増加できるこ
と、放電維持電圧を下げられること、及び陰極電
流の増加の割合に比べてスパツタ現象を低く抑制
出来ること等のホローカソード放電の優れた特性
により、高輝度であるにもかかわらず動作電圧が
低く、且つ表示品質を低下させる大きな原因であ
るスパツタ現象の発生の少ないガス放電表示パネ
ルを提供することができるものである。

第７図はカソード電極窓穴５の形状の変形例を
示すもので、第７図Ａは窓穴の各辺を窓穴内方へ
湾曲突出させた如き略糸巻状の形状と成されてい
るもの、第７図Ｂは窓穴の各辺を窓穴内方へ湾曲
突出させた如き略糸巻状の形状であり、且つ四隅
が面取りされた如き形態と成されているもの、第
７図Ｃは略方形の四隅部に袋状の円弧状切欠部を
設けて成るものであり、この第７図Ａ〜Ｃに示す
変形例は、カソード電極窓穴の一辺の長さＤがカ
ソード電極の表裏に於いて同一即ちストレート穴
である。一方、第７図Ｄ及びＦに示すカソード電
極６の窓穴５にあつては、上方（表示面方向）部
分及び下方（アノード電極方向）部分共に正方形
を成しているが、中途部分に段部を有し、上方部
分の窓穴一辺の長さが下方部分の窓穴の一辺の長
さよりも長く形成した変形例であり、第７図Ｅ及
びＧは上方部分の窓穴の一辺の長さが下方に行く
に従い徐々に短くなり、ホーン形状を形成するも
のである。また図示はしないが前記窓穴の形状と
してカソード電極の軸に対して非対称な例えば略
菱形状としても差し支えはない。そして、これら
何れの変形例にあつても、前述したカソード電極
の窓穴を成す略方形の一辺の長さ（この一辺の長
さは、第７図Ａ〜Ｃで例示された如きカソード電
極の窓穴及び略菱形状の窓穴の場合には該窓穴を
内包する外接方形を想定して定められる一辺の長
さであり、また第７図Ｄ〜Ｆで例示された如きカ
ソード電極の窓穴の一辺の長さが前面プレート側
及び背面プレート側に於いて寸法が異なる場合は
前面プレート側及び背面プレート側の窓穴の双方
の一辺の長さである）をＤ、カソード電極の板厚
をＴ、電子の平均自由行程をλｅとしたとき、前
記Ｄ及びＴが 40λｅ≦Ｄ≦500λｅ ………(1) 10λｅ≦Ｔ≦100λｅ ………(2) の条件下にあるときには、同様な作用効果を発揮
することができるものである。

然して、本発明によればカソード電極の窓穴形
状を従来の丸形とは全く異なる略方形状となし、
この略方形状の一辺の長さ及びカソード電極の板
厚を封入ガス中の電子の平均自由行程に対し、前
記した一定条件下に定めることにより、従来のこ
の種のガス放電表示パネルの如く、カソード電極
の窓穴形状を丸形とするよりも略方形状とするこ
とにより、窓穴の四隅部分に効果的に得られるホ
ローカソード効果により輝度の向上を図ることが
できると共に、このホローカソード放電維持電圧
は通常のガス放電における維持電圧に比較して低
いこと、及び放電電流が窓穴の中に集まり易いこ
とから発光効率も良く、且つ丸形の窓穴に比較し
て四隅の上下まで限無く発生するため、文字等の
表示に際しては放電セル間の非発光部分の存在も
あまり気にならない、表示面全面の発光面積効率
の高い非常に表示品質に優れたガス放電表示パネ
ルを提供することが可能となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のガス放電表示パネルの概略斜視
図、第２図は本発明の一実施例に係るガス放電表
示パネルの概略斜視図、第３図は第２図に於ける
ガス放電表示パネルのＸ−Ｘ断面図、第４図Ａは
本発明のガス放電表示パネルのカソード電極の窓
穴の放電状態を示す上面図、第４図Ｂは従来のガ
ス放電表示パネルのカソード電極の窓穴の放電状
態を示す上面図、第５図はカソード電極の窓穴が
丸形の場合、及び窓穴が方形状で板厚が10λｅの
場合、及び窓穴が方形状で板厚が100λｅの場合
の各々の相対輝度を比較したグラフ図、第６図は
本発明のガス放電表示パネルと従来のガス放電表
示パネルの電圧−電流特性を示すグラフ図、第７
図Ａ〜Ｃは本発明のガス放電表示パネルのカソー
ド電極の窓穴の変形例を示す上面図、第７図Ｄ及
びＥは本発明のガス放電表示パネルのカソード電
極の窓穴の他の変形例を示す概略斜視図、第７図
Ｆは第７図Ｄの断面図、そして第７図Ｇは第７図
Ｅの断面図である。 ２……アノード電極、３……窓穴、４……絶縁
スペーサ、５……窓穴、６……カソード電極、
７，８……絶縁スペーサ、９……前面プレート、
１０……背面プレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放電セルを構成する窓穴をあけた多数のカソ
   ード電極を前面プレート側に配置し、多数のアノ
   ード電極を前記窓穴の位置に合わせ且つ前記カソ
   ード電極と所定間隔を隔てて交叉させて背面プレ
   ート側に配置し、前記前面プレートと背面プレー
   トとによつて外囲器を構成し、その内部に前記両
   電極と共に放電に寄与するガスを封入したガス放
   電表示パネルに於いて、前記カソード電極の窓穴
   の形状を略方形状とし、前記カソード電極窓穴の
   一辺の長さＤ及びカソード電極の板厚Ｔを、封入
   ガス中の電子の平均自由行程をλｅとしたとき、 40λｅ≦Ｄ≦500λｅ ………(1) 10λｅ≦Ｔ≦100λｅ ………(2) に選定したことを特徴とするガス放電表示パネ
   ル。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のカソード電極
   の略方形状の窓穴が、各辺を窓穴内方へ湾曲突出
   させた如き略糸巻状の形状と成されていることを
   特徴とするガス放電表示パネル。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のカソード電極
   の略方形状の窓穴が、各辺を窓穴内方へ湾曲突出
   させた如き略糸巻状の形状であり、且つ四隅が面
   取りされた如き形態と成されていることを特徴と
   するガス放電表示パネル。 ４ 特許請求の範囲第１項に記載のカソード電極
   の略方形状の窓穴が、略菱形形状と成されている
   ことを特徴とするガス放電表示パネル。 ５ 特許請求の範囲第１項に記載のカソード電極
   の略方形状の窓穴が、略方形の四隅部に袋状の円
   弧状切欠部を設けて成ることを特徴とするガス放
   電表示パネル。 ６ 特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
   に記載のカソード電極の略方形状の窓穴は、カソ
   ード電極の表裏両面にて同一形状且つ同一寸法の
   ストレート穴であることを特徴とするガス放電表
   示パネル。 ７ 特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれか
   に記載のカソード電極の略方形状の窓穴は、カソ
   ード電極の前面プレート側の窓穴の一辺の長さが
   背面プレート側の窓穴の一辺の長さよりも長く形
   成されていることを特徴とするガス放電表示パネ
   ル。