JP2000149799A

JP2000149799A - 放電電極

Info

Publication number: JP2000149799A
Application number: JP32031698A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Fukushima; 和宏福島; Masanori Ichiyama; 正則一山; Eiji Kusano; 英二草野; Hidehito Nanto; 秀仁南戸; San Kanehara; 粲金原
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-11-11
Filing date: 1998-11-11
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】効率が良く、また、均一性の高い安定した放電
を行うことのできる放電電極を提供する。【解決手段】対向する電極の少なくとも一方の電極が誘
電層を有し、その誘電層上にシート抵抗が高くとも１０
¹⁰Ω／□の導電層を有している放電電極とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイなどの放電表示装置やフィルムなどのシートの製造
装置等に好適に用いることができる放電電極に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、放電表示装置、放電ランプ、
有毒ガス処理装置、オゾン生成装置などにおいては、対
向する放電電極の少なくとも一方を誘電体で被覆するこ
とで、高濃度の気体を効率よく活性化できることが知ら
れている。

【０００３】しかし、この場合、放電電荷が誘電体表面
に帯電して良好な放電状態を維持し難いという問題があ
った。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、放電電荷が
電極表面に帯電するの防止し、効率や均一性の高い安定
した放電を行うことのできる放電電極を提供することを
目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、対向する電極の少なくとも一方の電極が誘
電層を有し、その誘電層上にシート抵抗が高くとも１０
¹⁰Ω／□の導電層を有している放電電極を特徴とするも
のである。

【０００６】ここで、誘電層の表裏間の抵抗が１ＭΩ以
上であることや、誘電層の比誘電率が２．０以上である
ことが好ましい。

【０００７】そして、このような放電電極を有している
放電表示装置、放電ランプ、有毒ガス処理装置、オゾン
生成装置、除電装置、表面改質装置、さらには、シート
の製造装置も好ましい態様である。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の一実施態様を示す図１の
放電電極は、間隙を介して対向する２つの導体１および
２から構成されており、導体１は誘電層３によって被覆
されており、かつ、その誘電層３の表面に導電層４が形
成されている。そして、導体１には電極端子５１が電通
するように接続されている。また、導体２にも同様に電
極端子５２が接続されている。なお、導体１および導体
２は、電極間隙が任意に調整できるようにそれぞれ独立
に設けられている。

【０００９】ここで、導電層４のシート抵抗は、高くと
も１０¹⁰Ω／□である。シート抵抗が１０¹⁰Ω／□を超
えると、放電電荷が電極表面に帯電し易く、放電の効率
や均一性が乏しくなる。そして、放電電荷が集中するこ
とにより生ずる不均一な放電を抑制するために、導電層
のシート抵抗は１０／□以上であることが好ましい。な
お、シート抵抗とは、体積抵抗率を厚さで除算して得ら
れる値であり、４探針法（ＪＩＳＫ６９１１）等で
測定できる。

【００１０】導電層４は、化学量論的組成比を調整した
金属酸化物を誘電層３上にコーティングしたりスパッタ
リングして直接形成してもよいし、また、導電性シート
などを誘電層の表面に貼り付けてもよい。化学量論的組
成比を調整した金属酸化物を用いる場合は、耐熱性、耐
薬品性、耐摩耗性などに優れた導電層４を形成し易いの
で好ましい。

【００１１】このとき、導電層４は、誘電層３上にのみ
設けることが好ましい。こうすることで、誘電層３の内
部の抵抗を高くすることができ、その結果、薄い層の誘
電層でも絶縁耐性と高誘電率を両立し易くなる。

【００１２】また、導電層４の厚さは、損傷を防ぐため
に０．５μｍ以上とすることが好ましい。

【００１３】そして、本発明において、誘電層３の絶縁
破壊を防ぐためには、導体１の表面に形成されている誘
電層３の表裏間（誘電層表面と導体表面の間）の抵抗
を、１ＭΩ以上にすることが好ましい。

【００１４】また、放電電極の静電容量を大きくし、放
電電荷を多くするために、誘電層３の比誘電率が２．０
以上であることが好ましい。比誘電率が２．０以上のも
ので誘電層を形成することで、耐絶縁性を維持したまま
誘電層の厚さを薄くすることができる。そして、電極間
隙の静電容量を均一にするために、誘電層の厚さを均一
することが好ましい。

【００１５】本発明において、誘電層としては、たとえ
ば、セラミックス、ガラス、ゴム、プラスチックを用い
ることができるが、耐熱性の観点からセラミックスが好
ましい。

【００１６】さらに、本発明において、大電力で放電し
た場合に電極が熱膨張によって変形するのを防ぐため
に、導体１および導体２を空冷または水冷可能なように
するのが好ましい。

【００１７】このような放電電極において、導体１と導
体２の間に交流電圧を印加することで放電を実現する。

【００１８】次に、本発明の他の実施態様である片面型
の放電電極を図２に示す。導体１１および導体１２は、
所望の間隔で絶縁体基材１６の同一面上に配置されてい
る。また、絶縁体基材１６上で、かつ、導体１１、１２
を覆うように、誘電層１３が形成されており、さらにそ
のその上に導電層１４が形成されている。なお、放電
は、導体１１と導体１２の間に交流電圧を印加すること
により実現する。

【００１９】ここで、導電層１４のシート抵抗は、高く
とも１０¹⁰Ω／□であるが、放電を均一にして処理効果
を高めるために、１０⁸Ω／□以上にするのが好ましい
上述の本発明の放電電極は様々な分野で用いることがで
きる。たとえば、放電による光を用いて情報を表示する
プラズマディスプレイなどの放電表示装置や、放電によ
り紫外線、可視光、赤外線などの光を放出する放電ラン
プに用いることができる。また、亜酸化窒素、硫化水
素、ダイオキシンなど人体または自然環境に悪影響をも
たらす有毒ガスの処理装置や、放電電極間の酸素または
酸素を含むガスからオゾンを生成するオゾン生成装置、
さらには、放電により正負のイオンを生成し、帯電物体
表面の電荷を中和する除電装置や、放電により電極間の
ガスから生成した荷電粒子、紫外線、活性種などによ
り、物体の表面の特性を変える表面改質装置などにも適
用できる。

【００２０】図３に、図２の放電電極を表示面の部材と
して用いたプラズマディスプレイの画素の断面図を示
す。プラズマディスプレイは、放電により生成した紫外
線によって発光する蛍光体を備えている画素を複数個有
し、各画素の点滅パターンにより情報を表示する装置で
あって、図２の放電電極を備えた表示面であるガラス基
板１６に対向するガラス基板６２が電気絶縁性の画素隔
壁２７によってしきられて、画素が形成されており、そ
の画素の中に、アドレス電極２３と、そのアドレス電極
２３を覆う様に設けられている蛍光体２８とを有してい
る。

【００２１】また、プラズマディスプレイ用電極は、図
３のガラス基板６２に設けられているように、基材表面
に画素構成隔壁、蛍光体もしくは保護膜などと共に形成
された電極部材のことをいう。ここで、図３において
は、ガラス基板６２側においても、設けられた蛍光体２
８のシート抵抗値を１０¹⁰Ω／□以下にすることで、蛍
光体表面の不均一な帯電を抑制し、安定な放電を実現し
易くなる。なお、この場合はガラス基板６２が誘電層と
なる。

【００２２】また、本発明の放電電極を有毒ガス処理装
置に用いる場合には、放電電極が有毒ガスにさらされる
ように設置する。有毒ガスが排気される配管の途中に本
発明の放電電極を設置すると、ガスの連続処理が容易と
なるので好ましい。そして、必要により放電部に酸素や
水素などの反応ガスを供給できる機構を設けると、様々
なガスの処理が容易となるので好ましい。また、放電部
の圧力は特に限定しないが、圧力を０．１〜１００Ｐａ
の範囲で任意に調整できる機能を設けると、処理ガス密
度が高く、また放電が比較的容易となるので好ましい。
さらに、放電電極を複数個設けると、被処理ガスと電極
との接触面積が大きくなり、処理効果が高まる。そし
て、５０Ｈｚ以上、好ましくは１ｋＨｚ以上の高周波交
流電源を用いると放電し易く、また、電圧波形は正弦波
よりも矩形波の方が処理効率が高くなるので好ましい。

【００２３】本発明の放電電極をオゾン生成装置に用い
る場合は、酸素ガスが流れる配管の中に放電電極を設置
する。そして、有毒ガス処理装置の場合と同様に圧力調
整機構や、複数個の放電電極を設けることが好ましい。
また、電源についても同様である。

【００２４】そして、除電装置に用いる場合には、電極
間に気流を流す機構を設けると、生成したイオンを被助
電物体まで搬送できるのでよい。また、電源には５０Ｈ
ｚ以上の交流を用いるとよいが、正負のイオンを交互に
生成でき、お互いが中和して消滅する現象を抑制し易く
するために、１０ＭＨｚ以下にすることが好ましい。

【００２５】さらに表面改質装置に用いる場合は、被処
理物体を対向するように放電電極を配置する。放電間隙
で表面処理を施す場合は、電極の一方を回転可能なロー
ルとすると、電極間隙を一定に保ちながら被処理物体を
搬送し易くなるのでよい。また、放電間隙の外で表面処
理を施すと、被処理物体が放電条件による影響を受けに
くいので好ましい。この場合は、電極間隙に気流を流
し、被処理物体を下流に設置すると高い処理効果が得ら
れ易い。

【００２６】このような装置を合成樹脂フィルムなどの
シートの製造装置に組み込むことも好ましい。

【００２７】

【実施例】実施例１図４に示す回路を用いて放電電極の放電特性を調べた。

【００２８】この回路は、Ｑ−Ｖリサージュ回路として
知られるもので、実効放電電力を詳しく調べることがで
きる（藤村、竹村：電気試験所研究報告第６９８号「無
声放電およびその応用に関する研究」、電気試験所、昭
和４４年５月）。電極９１、電源９２、コンデンサ９３
およびオシロスコープ９４を備え、電極間の放電電圧と
放電電荷を直交座標で描いた図形（Ｑ−Ｖリサージュ）
の面積と放電周波数との積から放電電極を求めることが
できる。

【００２９】電極９１として、図１に示した構成の電極
を用いた。導体１および２としてはＳＵＳ３０４、誘電
層３としてはアルミナを採用し、プラズマ溶射で導体１
上に厚さ５００μｍに形成した。そして、その誘電層表
面に導電性被覆４として厚さ５０ｎｍの酸化チタン薄膜
をスパッタリング法で形成した。酸化チタン薄膜の表面
抵抗を四端子法で測定した結果、８×１０⁹Ω／□であ
った。また、電極間隙を２ｍｍとし、電極放電領域を１
００ｍｍ×１００ｍｍとした。

【００３０】上述の回路を用いて、湿度５０％、気温２
５℃の大気圧空気中で６０Ｈｚ１５ｋＶｐｐの電圧を印
加して放電したときのＱ−Ｖリサージュを図５に示す。
放電開始電圧は１１．５ｋＶｐｐ、放電電力は６．８４
Ｗであった。また、放電状態は安定し、均一であった。

【００３１】比較例１誘電層表面に酸化チタン薄膜を形成しない以外は実施例
１と同じ放電電極の放電特性を、実施例１と同様に調べ
た。

【００３２】その結果をＱ−Ｖリサージュを図６に示
す。実施例１の図５と比較して電荷移動量が小さくなっ
ており、その結果放電電力が小さくなり５．８９Ｗであ
った。放電開始電圧は１１．５ｋＶｐｐと実施例と変わ
らなかった。そして、放電状態は、実施例１と比較して
不安定かつ不均一であった。

【００３３】

【発明の効果】本発明の放電電極は、対向する電極の少
なくとも一方の電極が誘電層を有し、かつ、その誘電層
上に、シート抵抗が高くとも１０¹⁰Ω／□の導電層を有
しているので、放電電荷が電極表面に帯電するの防止で
き、その結果、効率や均一性の高い安定した放電を行う
ことのできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す放電電極の概略縦断
面図である。

【図２】本発明の一実施態様を示す放電電極の概略縦断
面図である。

【図３】図２の放電電極を備えたプラズマディスプレイ
の概略縦断面図である。

【図４】実施例で用いたＱ−Ｖリサージュ回路の概略図
である。

【図５】実施例におけるＱ−Ｖリサージュ図である。

【図６】比較例におけるＱ−Ｖリサージュ図である。

【符号の説明】

１：導体２：導体３：誘電層４：導電層１１：導体１２：導体１３：誘電層１４：導電層１６：絶縁体基材２３：アドレス電極２７：画素隔壁２８：蛍光体５１：電極端子５２：電極端子６１：ガラス基板６２：ガラス基板９１：電極９２：電源９３：コンデンサ９４：オシロスコープ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金原粲石川県松任市八束穂３−１Ｆターム(参考） 5C040 FA01 FA04 GB03 GB14 GC01 GD02 GD07 JA07 KA04 KB17 MA07 MA17

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する電極の少なくとも一方の電極が誘
電層を有し、その誘電層上にシート抵抗が高くとも１０
¹⁰Ω／□の導電層を有していることを特徴とする放電電
極。
【請求項２】誘電層の表裏間の抵抗が１ＭΩ以上であ
る、請求項１に記載の放電電極。
【請求項３】誘電層の比誘電率が２．０以上である、請
求項１または２に記載の放電電極。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電極
を有している放電表示装置。
【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電極
を有している放電ランプ。
【請求項６】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電極
を有している有毒ガス処理装置。
【請求項７】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電極
を有しているオゾン生成装置。
【請求項８】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電極
を有している除電装置。
【請求項９】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電極
を有している表面改質装置。
【請求項１０】請求項１〜３のいずれかに記載の放電電
極を有しているシートの製造装置。