JPS598940B2 - 気体放電表示パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、気体放電における放電電流電圧特性の異常グ
ロー放電領域における正抵抗特性を用いて放電電流の制
限を行なうようにした気体放電表示パネルに関するもの
である。

気体放電表示パネル、すなわち、並行配置した複数個の
陰極板のそれぞれの面に、それら陰極板と直交する方向
に並行配置したそれぞれ複数個の表示陽極および走査陽
極をそれぞれ離隔して対向させ、それら陰極板と表示陽
極および走査陽極とのそれぞれの交点の部分の小空間を
絶縁体で囲んでそれぞれ放電セルを構成させ、これら多
数の放電セルを一体として主として稀ガスよりなる気体
を封入し、表示陽極および走査陽極に適切な表示信号電
圧および走査信号電圧をそれぞれ印加するなどして、そ
れぞれの放電セルに所要の気体放電を生起させるように
した気体放電表示パネルにおいては、各放電セルの放電
電流電圧特性が、従来は、第１図に示す特性曲線ａのよ
うに、表示側および走査側の双方ともに、放電開始後の
陽極陰極間印加電圧が放電電流の増加に従って低下し、
いわゆる正規グロー放電領域に達すると、電圧はほぼ一
定のままで電流のみが著しく増大し、ついには、電圧電
流ともに増大する異常グロー放電領域に達する。

したがって、従来の放電セルにおいては、正規グロー放
電領域内の適切な放電電流値で放電が行なわれるように
、駆動電圧印加回路に電流制限抵抗を直列に挿入し、そ
の直線状の抵抗負荷直線と上述の放電電流電圧特性曲線
との交点で動作するようにしている。

これを表示側放電について詳述すれば、陽極陰極間に気
体放電が生起するに足る放電開始電圧界を印加すると、
第１図に点線で示す特性曲線に従って放電が上述したよ
うに生起し、走査側にあらかじめ放電が行なわれている
ときには、そのいわゆる予備放電に誘起されて表示側の
放電開始電圧が図示のｖＰＦまで低下し、実線で示す特
性曲線に従って上述したように放電が生起する。

しかして、電圧印加回路に挿入した電流制限抵抗の抵抗
値に対応した傾斜の抵抗負荷直線は、陽極陰極間の印加
電圧に応じて特性曲線図上で並行移動し、例えば、放電
を開始するに必要な書込みパルスの電圧値に相当する印
加電圧”Ｗに対応した負荷曲線Ｃ１放電を維持するに必
要な最小の加圧電圧ｋに対応した負荷直線ｄ１ と放電
電流電圧特性曲線ａとの交点で放電が行なわれ、抵抗負
荷曲線ｄと放電電流電圧特性曲線ａとが１点で接する印
加電圧ｖＦ，よ９陽極陰極間印加電圧を低下させると放
電は消失する。

したがって、放電を消去するには、かかる消去電圧Ｖ０
以下の電圧レベルを有する消去パルスを陽極陰極間に印
加することになる。

上述のような放電電流電圧特性を有する従来の放電セル
によって表示放電を行なわせるには、消去電圧Ｖ。

より高く、しかも、放電開始電圧ＶＰＦを超えない適切
な値の放電維持電圧猫を表示パネルのすべての放電セル
における表示陽極陰極間に印加しておき、表示を行なう
べき所望の画素点に位置する放電セルにのみ走査側の予
備放電を生起させるとともに、表示側印加電圧を上述し
た２種類の放電開始電圧■２およびＶＰＦの電圧値■ッ
に設定すると、走査側の予備放電が生起した所望の放電
セルにおいてのみ適切な表示放電が行なわれることにな
り、画像信号に対応した印加電圧■を取除いても、放電
維持電圧に対応した動作点Ｑにおける放電が、消去パル
ス■。

を印加するまで継続して行なわれることになる。

上述のような構成並びに作用効果を有する従来の表示パ
ネルにおいては、個々の放電セルがそれぞれ相当する画
素点に応じた表示放電をそれぞれ独立に行ないうるよう
にするためにも、表示側における前述の電流制限抵抗は
、放電セルの前面板側に位置する表示陽極に近接して、
放電セル毎に別個の抵抗を配置してそれぞれ挿入する必
要がある。

しかして、多数の微小な放電セルの稠密なマトリックス
配置からなる表示パネル自体が蒸着、写真蝕刻等の印刷
技術によって製作されるので、上述のようにそれぞれの
放電セルに付加して多数配置する表示側電流制限抵抗も
厚膜印刷により形成することになるが、通常数十キロオ
ーム〜数メグオームの高抵抗値を必要とする電流制限用
厚膜抵抗は、発熱を避けるためにも長大な面積を占める
ことになり、更に、多数の厚膜抵抗を抵抗値のバラツキ
なく均一に形成するには、一層広い面積の厚膜抵抗にし
て製作上の誤差を少なくする必要がある。

しかも、これらの厚膜抵抗は不透明であるので、表示パ
ネルの最前面に位置する透明な前面板の裏面をかなり大
きい割合で不透明膜が覆う形態となり、表示セルによる
表示放電の発光をこれらの不透明膜で遮ぎることになる
ために、表示パネルにおける発光表示の効率を著しく低
下させる。

特に、高精細度、高輝度の表示パネルを得るには、放電
セルが一層微細となるのに対して、効率よく高輝度発光
を行なわせるために印加電圧を増大させ、放電電流、を
減少させるなど、電流制限抵抗値や抵抗膜面積は却って
増大させる必要が生ずるために、上述した表示側電流制
限抵抗の存在は、表示パネルの性能向上に対して極めて
重大な障害となる。

本発明の目的は、上述した障害を除去し、少彦くとも表
示側の放電電流制限用抵抗の挿入を要せず、放電セルを
充分微細、稠密に構成配置し、その放電発光を効率よく
表示しうる高精細度、高輝度の気体放電表示パネルを提
供することにある。

す々わち、本発明気体放電表示パネルは、第１図につき
前述したように放電電流電圧がともに増大しそ正抵抗特
性を示す異常グロー放電領域において表示用放電を行な
わせることにより、従来の電流制限抵抗に代えてその正
抵抗特性を活用し、もって表示放電電流制限用の厚膜抵
抗の挿入を不要とするように、それぞれの放電セルにお
ける陰極の有効面積と封入ガス圧との関連を巧みに設定
したものであり、少なくとも陰極板の一方の面に表示陽
極を離間して対向させた複数個の放電セルをマトリック
ス状に配置し、それら複数個の放電セルに封入した気体
の放電により表示を行なうようにした気体放電表示パネ
ルにおいて、前記複数個の放電セルに少なくとも１種類
の気体を封入するとともに、それぞれの前記放電セルに
おける前記陰極板の前記表示陽極に対向する面積と前記
気体の封入圧力の自乗との積をその値が６０００Ｔｏｒ
ｒ２ｘｍ４を超えないように設定することにより、前記
複数個の放電セルに異常グロー放電による表示を行なわ
せるようにしたことを特徴とするものである。

以下に図面を参照して本発明を詳細に説明する。

まず、気体放電表示パネルによる画像等の表示もカラー
表示とするのが一般であるが、気体放電表示パネルにお
いてカラー表示を行なうには、グロー放電の発光色自体
を三原色に設定することは少なくとも実用上極めて困難
であるので、通例、グロー放電自体はなるべく可視光を
発しないよう，にして紫外線を発生させ、その紫外線に
より放電セルの壁面に被着させた螢光体を励起して所要
の三原色発光を行なわせる。

しかして、気体放電における紫外線発生の効率は放電電
流が少ないときめ方が高く、第２図に示すように、放電
電流の増大とともに急激に低下する。

したがって、各放電セルにおける放電電流値がなるべく
小さくなるようにして表示放電を行なわせ、放電電流値
が３００μＡを超えないようにするのが好適である。

なお、放電を維持するには放電電流を少なくとも５０μ
Ａとする必要がある。

従来の放電セルにおいては放電電流を上述の範囲に制限
するためにも電流制限抵抗を電圧印加回路に直列に挿入
しているのであるが、第１図につき、前述したように、
かかる従来の放電セルにおける放電電流電圧特性は第３
図に一点鎖線で示ゆ特性曲線ａのようになり、従来表示
放電を行なっていた正規グロー放電領域は特性曲線ａ上
のＲ点からＳ点までの範囲であり、Ｓ点を超えると異常
グロー放電領域となる。

しかしで、放電セルの陽極陰極間における気体放電の放
電電流値は、封入した気体の種類および封入ガス圧並び
に電子を放出する陰極の有効面積によって変化するが、
正規グロー放電領域における放電電流の最大値Ｉｍは封
入ガス圧Ｐの自乗と陰極の有効面積Ｓとにほぼ比例し、 ■ｍ二Ｋ−Ｐ −Ｓ （１）によって表
わすことができる。

ここで、Ｋは主として封入気体の種類によって定まる定
数である。

したがって、（１）式におけるＰ２・Ｓ１すなわち、封
入ガス圧の自乗と陰極面積との積の値を小さくすれば、
正規グロー放電領域における最大放電電流Ｉｍが小さく
なり、上述した範囲の充分小さい放電電流値をもって、
放電電流電圧特性が正抵抗特性となる異常グロー放電領
域の放電を行なわせることができ、従来のように放電電
流を制限するための厚膜抵抗を放電セルごとに挿入する
必要がなくなる。

上述のように封入ガス圧と陰極面積との関係を制限した
状態における放電セルの放電電流電圧特性は第３図に実
線Ｉで示す特性曲線のようになり、従来のような正規グ
ロー放電領域は種めて狭く、ほとんど直ちに異常グロー
放電に移行するようになる。

かかる状態において、電圧印加回路に直列抵抗が挿入さ
れていないので、第１図示の特性曲線における対応する
部分に同一符号そのまま、もしくは′を付して示す第３
図示の特性曲線図にお？る負荷直線は垂直線ｂ′，ｃ′
，ｄ′のようになり−、これらの各負荷直線ｂ′，ｃ′
，ｄ′と異常グロー放電電流電圧特性曲線ａ′との各交
点Ｑ／， Ｐ／， Ｒ／がそれぞれ印加電圧■，Ｖ，，
Ｖｏに対応する動作点となり、十分小さい放電電流値を
もって異常グロー放電による表示を行なうことができる
。

しかして、かかる異常グロー放電表示の態様を、前述の
（１）式における係数Ｋの値を左右する種々の種類の封
入ガスについて実験により検討した結果はつぎのとおり
である。

すなわち、封入ガスの絹成を種々変化させ、それぞれの
組成の封入ガスについて、放電電流値が３００μＡを超
えぬ範囲の異常グロー放電により所要の画像表示を行な
わせた場合における放電セルの状態を検討した結果では
、第１表に示すように、封入ガス圧の自乗と陰極面積と
の積Ｐ２ ・Ｓの最大値が、封入ガスの組成に対応し
て求められ、その積の値が６０００Ｔｏｒｒ”Ｘ−を超
えないようにする必要があることが明らかとなった。

したがって、封入ガス圧および各放電セルにおける陰極
の有効面積すなわち、陰極板の表示陽極側における露出
面積を、上述の条件を満たすように設定すれば、少なく
とも、３００μＡ以下の放電電流をもって異常グロー放
電による表示を行なわせることができる。

しかし、表示画像の精細度、表示輝度等からして放電セ
ルの寸法にも適切な範囲がおのずから定まり、また、放
電開始電圧、放電維持電圧等からして封入ガス圧にも適
切な範囲がおのずから定まるので、上述の積Ｐ２・Ｓが
上述の条件を満たすと同時に、封入ガス圧Ｐ１陰極面積
Ｓがそれぞれそれらのｍｌ囲に納まるように設定する必
要がある。

すなわち、例えば、陰極面積Ｓを１一以下に選んで、こ
れに対応する封入ガス圧Ｐをそれらの桜Ｐ２・Ｓが上述
の条件を満すようにするなど適切な値を選定する必要が
ある。

気体放電表示パネルにおける封入ガス圧および各放電セ
ルの陰極面積を封入気体の組成に応じて上述したように
設定すれば、放電電流制限抵抗の挿入を必要としない異
常グロー放電の領域において、しかも、発光効率のよい
範囲の放電電流をもって、高効率、高輝度のカラー表示
を行なうようにすることができる。

つぎに、上述の条件を満たすように構成した本発明気体
放電表示パネルの具体的な構造例について、その断面を
第４図に示し、かかる表示パネルを構成する各層を分解
して第５一図に示す。

すなわち、第４，５図示の構造例においては、ガラス等
の透明絶縁材よりなる前面板１の内面に金属ペーストの
印刷などにより表示陽極７を多数並行して被着形成し、
各放電セル構成位置に裏面の走査用放電クローを前面に
引出すためのプライミング孔１３をそれぞれ設けた例え
ば短冊状の陰極板８を４２−６合金などにより形成して
多数並行配置して前記表示陽極７に対して直交する方向
に対向させ、前面板１と陰極群８との間に放電セルを構
成するための適切な形状寸法の小孔を多数設けた絶縁材
よりなる第１中間シ一ト２および第３中間シ一ト４を重
ねて介挿し、さよに、陰極群８の背面側には、陰極板８
とそれぞれ並行する多数の走査溝１０を設けた絶縁材よ
りなる第２中間シ一ト３および上述の第１，第３中間シ
一ト２，４と同様に構成した薄い絶縁材よりなる絶縁層
６を介して内面に表示陽極７とそれぞれ並行する多数の
走査陽極９を被着形成した背面板５を配置し、これら各
層を密着させてその周囲を気密に封じ、所要の気体を所
望のガス圧にして封入する。

かかる構成において、従来の放電セルとは異なり、本発
明表示パネルの放電セルには、表示陽極７側には電流制
限抵抗皮膜を全く設けないが、背面に位置する走査陽極
９については、各放電セルの位置にそれらの走査陽極を
被着形成するとともに、それらの走査陽極９を表示陽極
７と並行する方向に連ねる走査陽極リ一ド１４とそれぞ
れの走査陽極との間に走査電流制限抵抗１２の厚膜抵抗
をそれぞれ被着形成して介挿する。

上述のような構造とした本発明表示パネルの各放電セル
について、その表示側壁面を構成する第１，第３中間シ
一ト２，４にそれぞれ設ける小孔は、下側の第３中間シ
一ト４の小孔を上側の第１中間シ一ト２の小孔より小さ
くして、表示陽極７と対向する陰極板８の露出面積を前
述した適切な範囲に設定するようにするとともに、これ
ら上下の小孔の壁面に螢光体１１を塗布し、表示放電に
より生起する紫外線により効率よく励起発光するように
する。

本発明表示パネルにおける各放電セルの表示側の形状寸
法については、第４，５図示の例に限ることなく、例え
ば、第６図に示すように構成することもできる。

すなわち、第６図示の断面構造のごとく、第４図示の構
造例における第１，第３中間シ一ト２，４を一体に構成
し、かかる構成の第１中間シ一ト２に設ける小孔を、陰
極板８側が狭くなって所要の露出面積となるようにテー
パーを付した截頭円錐形に形成し、その円錐壁面に螢光
体１１を塗布し、励起発光する螢光体１１を前面側から
直接観視しうる発光面積がなるべく広くなるようにして
、表示輝度を効率よく増大させるようにする。

なお、上述した小孔壁面の截頭円錐形状を截頭角錐形状
ともなしうろこと勿論であり、さらに、第７図に示すよ
うに、截頭円錐形の頭部に小円筒形を接続したような形
状とすることもできる。

また、本発明表示パネルの放電セルにおける表示側の形
状については、第８図に示すように、第１中間シ一ト２
に設ける小孔は第４図示の例と同様の円筒形とし、第３
中間シ一ト４に設ける小孔を小さい截頭円錐形として截
頭面積を陰極板８のプライミング孔１４と等しくし、そ
の内壁面に陰極板８と接続されるようにして金属皮膜１
５を形成し、これを表示放電に寄与する陰極面として中
空陰極としての作用効果をもたせるとともに、その有効
面積を前述した所要の面積となるようにすることもでき
る。

なお、上述の第８図示の構造例における第１，第３中間
シ一ト２，４を一体に構成しうろこと勿論である。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、気体
放電表示パネルの封入ガス圧および各放電セルの有効陰
極面積を適切に設定して、表示放電電流制限抵抗を用い
ることなく適切な放電．電流値をもって異常グロー放電
による表示を効率よく行なうことができるので、従来の
表示パネルにおけるがごとく、電流制限抵抗値のバラツ
キによる表示放電電流のバラツキ、したがって、表示輝
度のバラツキを全く生ぜず、しかも、かかる斉一な放雷
発光を効率よく観視することができるとともに、表示放
電を駆動する印加信号電圧波形の電流制限抵抗および浮
遊容量による歪みもなくなり、高速、高精度の画像表示
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の気体放電表示パネルにおける放電電流電
圧特性を示す特性曲線図、第２図は気体放電表示パネル
における放電電流と発光効率との関係を示す特性曲線図
、第３図は本発明気体放電表示パネルにおける放電電流
電圧特性を示す特性曲線図、第４図は本発明表示パネル
の構造例を示す断面図、第５図は第４図示の構造例を分
解して示す斜視図、第６図は同じく他の構造例を示す断
面図、第７図は第６図示の構造例における第１中間シー
トの他の例を示す断面図、第８図は同じく更に他の構造
例を示す断面図である。 １・・・・・・前面板、２・・・・・・第１中間シート
、３・・・・・・第２中間シート、４・・・・・・第３
中間シート、５・・・・・・背面板、６・・・・・・絶
縁層、７・・・・・・表示陽極、８・・・・・・陰極、
９・・・・・・走査陽極、１０・・・・・・走査溝、１
１・・・・・・螢光体、１２・・・・・・走査放電電流
制限抵抗、１３・・・・・・プライミング孔、１４・・
・・・・走査陽極リード、１５・・・・・・金属皮膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 少なくとも陰極板の一方の面に表示陽極を離間して
   対向させた複数個の放電セルをマトリックス状に配置し
   、それら複数個の放電セルに封入した気体の放電により
   表示を行なうようにした気体放電表示パネルにおいて、
   前記複数個の放電セルに少なくとも１種類の気体を封入
   するとともに、それぞれの前記放電セルにおける前記陰
   極板の前記表示陽極に対向する面積と前記気体の封入圧
   力の自乗との積をその値が６ ０ ０ ０ Ｔｏｒｒ２
   ×ｍａを超えないように設定することにより、前記複数
   個の放電セルに異常グロー放電による表示を行なわせる
   ようにしたことを特徴とする気体放電表示パネルＯ