JP2001266799A - グロー放電装置及びこれを用いた表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 隔壁拡散を抑制することにより、高発光効率
・高輝度の放電を安定に維持し、かつ低電圧駆動，低Ｅ
ＭＩを実現する。 【解決手段】 内部が放電空間３となるガラス管チュー
ブ２内の端部６−１，６−２夫々に放電電極４，５のリ
ード９−１，９−２を互いに対向させ、かつ長ギャップ
ｇ₁の間隔で配置し、ガラス管チューブ２の外面に、こ
の長ギャップｇ₁の範囲にわたって、放電電極１２を設
ける。また、ガラス管チューブ２の内面に放電電極１２
に対向して蛍光体８を設ける。リード９−１，９−２
は、その表面に酸化アルミ膜、さらにその上にＭｇＯ膜
が形成されてＡＣ型の電極構造とし、また、放電電極１
２は、ガラス管チューブ２の全周に形成された透明導体
のＩＴＯ膜１３とほぼ半周にわたって形成された不透明
導体のＡｇ導体膜との積層体からなっている。放電電極
１２はグランド接地されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、情報処理端末や平
面型，壁掛けテレビなどの高輝度発生用光源としてのグ
ロー放電装置及びこれを用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】表示装置の画質向上には、高輝度，高効
率化が必要である。さらに、Ｈｇ（水銀）レス，低消費
電力，低ＥＭＩ（Electromagnetic Interference：電波
雑音干渉）などの環境に優しい表示装置（製品）へのニ
ーズも高まっている。表示装置に用いられるグロー放電
管の場合、水銀レス化に伴い、希ガスを主体とした放電
ガスを用いる方法があるが、輝度，発光効率の低下や放
電の不安定性の問題がある。

【０００３】特開平８ー１０２２９２号公報に記載の従
来技術では、輝度を向上させるために、放電管に封入す
るガス圧を高くしている。この場合、陽光柱が絞られて
細くなると、陽光柱自体の揺れの発生により、放電が不
安定になる。そこで、近接導体を反射体側の一部の領域
に配置し、絞られた陽光柱をこれに引き寄せて放電の安
定性を確保している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、グロー
放電に陽光柱モードを用いる高発光効率，高輝度のグロ
ー放電装置及びこれを用いた表示装置を開発している。
この中で、さらに環境に優しく、安全性の高い高付加価
値機能，性能を組み込む製品開発も同時に狙っている。
即ち、メインの高輝度，高発光効率を達成し、同時に水
銀レス，低消費電力，低ＥＭＩ及び低電圧点灯の付加価
値をもつグロー放電装置及びこれを用いた表示装置であ
る。

【０００５】本発明者等の研究によると、希ガスを用い
たグロー放電装置では、安定放電は必要条件であるが、
このことが必ずしも輝度，発光効率を増加させるもので
はないことが明らかになっている。即ち、上記従来技術
のように、陽光柱が絞り込まれた状態では、近接導体に
よって陽光柱を引き寄せて安定な放電を確保しても、発
光効率は低下する。これは、希ガスの封入圧力が高いた
め、放電を維持する電流（電流密度）の増加に伴う陽光
柱の収縮や累積電離などが発生し、放電管の軸方向の電
界強度の低下や紫外線飽和（共鳴線の自己吸収など）に
より、放電効率の低下が起こるためである。上記従来技
術では、発光効率の向上、即ち、放電効率の向上の前に
安定な放電の基で輝度を確保する必要から、グロー放電
装置の放電電流（消費電力）を増加させていた。

【０００６】本発明の第１の目的は、安定放電を維持し
ながら、高輝度，高発光効率（高放電効率）が得られる
低消費電力型のグロー放電装置及びこれを用いた表示装
置を提供することにある。

【０００７】本発明の第２の目的は、低い印加電圧で点
灯，維持できるグロー放電装置及びこれを用いた表示装
置を提供することにある。

【０００８】本発明の第３の目的は、電磁不要輻射を抑
制した環境に優しいグロー放電装置及びこれを用いた表
示装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来技術では、上記
のように、安定放電を維持しながら、高発光効率（高放
電効率）を達成することが困難であり、輝度を確保する
ためには、消費電力を増加させる必要があった。本発明
者等の研究によると、放電の不安定化が管径（最小サイ
ズ）の減少に伴う荷電粒子の隔壁拡散増加により起こる
ことが明らかになっている。従って、上記従来のよう
に、安定放電を維持するために放電電流（電流密度ｊ）
を増加させると、上記の累積電離による電界強度減少や
紫外線の自己吸収によって放電効率が減少し、さらに、
蛍光体の輝度飽和の発生も加わるために、発光効率は大
幅に減少する。

【００１０】そこで、上記第１の目的を達成するため
に、本発明は、陽光柱を形成したグロー放電を安定かつ
効率良く維持するための新たな原理を用いる。即ち、上
記の本質的な課題である隔壁拡散を抑制することによ
り、放電維持電流Ｉ（電流密度ｊ）を低減させて安定な
放電を得るものである。

【００１１】具体的には、放電ガスが封入された放電空
間の周辺に放電電極を配置し、該放電電極の該放電空間
に接する電極表面全体が絶縁物を介して形成されるＡＣ
型のグロー放電装置とするものであり、互いに対向して
配置されるほぼ同一形状の第１，第２の放電電極間で長
ギャップを形成し、これら第１，第２の放電電極間に第
３の放電電極を配置して、これら第１，第２の放電電極
と第３の放電電極との間で短ギャップを形成する構造を
用いるものである。

【００１２】これら第１〜第３の放電電極の駆動として
は、該第３の放電電極に常時零ボルトのアノード電圧を
印加し、第１，第２の放電電極については、これらに同
時にアノード電圧を印加する第１の期間（放電休止期
間）ｔ₁と、これら第１，第２の放電電極のいずれか一
方に負のカソード電圧を、他方にアノード電圧を夫々駆
動電圧として印加する第２の期間（放電期間）ｔ₂とを
設定し、１つおきの該第２の期間と他の１つおきの第２
の期間とで該第１，第２の放電電極に印加する駆動電圧
を切り替えるようにする。従って、これら第１，第２の
放電電極の駆動電圧は、Ｔ＝２（ｔ₁＋ｔ₂）の周期を持
つ。このように、第１，第２の放電電極にかかる周期Ｔ
の駆動電圧を印加するのに対し、第３の放電電極には、
常時零ボルトのアノード電圧が印加されるものであるか
ら、この第３の放電電極をグランド接地で駆動すること
ができる。

【００１３】かかる構成により、放電空間の外部からグ
ロー放電を安定に維持する条件である陰極暗部の高電界
領域と陽光柱の等電位領域とを同時に形成して、放電空
間内部の最小サイズ（管径）減少に伴って顕著になる荷
電粒子の隔壁拡散（エネルギー損失）の増加を抑制して
いる。即ち、グロー放電管の内部に形成された陽光柱
は、適正な外部電位条件が与えられることにより、シー
スの幅を減少させて均一に広がる。内部エネルギーの損
失（隔壁拡散）により維持されてきたグロー放電管の電
位分布（グロー放電の維持条件）が、外部電位及び誘電
体表面に形成される壁電荷・壁電圧のセルフバランスに
よって供給されて、隔壁拡散を抑制している。

【００１４】このため、電流密度（放電維持電流）を減
少させて高効率な安定放電を維持でき、また、逆に、放
電維持電流を増加させても、電流密度の増加が抑制され
るため、放電効率が大幅に向上して高輝度を得ることが
できる。

【００１５】以上のように、放電維持電流の減少に対し
ては、高効率な放電を安定に維持することができ、逆
に、放電維持電流の増加に対しても、輝度飽和（紫外線
飽和）や電界強度低下の発生を抑制できるため、高い発
光効率（放電効率）の基で高輝度低消費電力型のグロー
放電管（グロー放電装置）が得られることになる。

【００１６】上記第２の目的を達成するために、本発明
は、第１，第２の放電電極間の長ギャップ内に第３の放
電電極を配置し、これら第１，第２の放電電極第３の放
電電極との間に短ギャップをもつ電界集中型の電極構造
を形成し、かつこの短ギャップを形成する第１または第
２の放電電極と第３の放電電極との間にアノード電圧と
カソード電圧との電位差分を全て印加する駆動方法を用
いる。これは、以下に説明するように、上記第１の目的
を達成する中で実現できる。

【００１７】第１の放電電極と第３の放電電極との互い
に向かい合った先端を放電管の中心軸(Ｚ軸）方向での
位置Ｚ＝Ｚ₀でほぼ一致させ、また、第２の放電電極と
第３の放電電極との互いに向かい合った先端を放電管の
中心軸（Ｚ軸）方向での位置Ｚ＝Ｚ₁でほぼ一致させ、
第１，第２の放電電極と第３の放電電極との間のグロー
放電管の半径方向に短ギャップを形成する。そして、第
１，第２の放電電極と第３の放電電極との間に電圧を印
加すると、発生する電気力線は、Ｚ＝Ｚ₀，Ｚ₁の近傍で
電界強度が集中する分布となる。これにより、点灯電圧
（放電開始電圧）を低減している。さらに、放電時に第
３の放電電極に対してカソード（陰極）となる第１，第
２の放電電極の絶縁層（酸化アルミ膜）表面に二次電子
放出係数γの大きなＭｇＯ膜、或いは陰極降下電圧Ｖｃ
の小さなＹ₂Ｏ₃膜を形成し、点灯電圧をさらに減少させ
ている。

【００１８】これらにより、低電圧での点灯及び維持放
電が可能となり、安全性が高くグロー放電管の長寿命化
や駆動回路の簡易化、さらには、低コスト化や高発光効
率化が実現可能となる。

【００１９】上記第３の目的を達成するために、本発明
は、グロー放電管の周囲全体を第３の放電電極の導体及
びこれに接続した導体で覆った密閉型のシールド構造と
し、かつシールドした導体をグランド接地させる駆動方
式を用いる。これは、以下に説明するように、上記の第
１，第２の目的を達成する中で実現できる。

【００２０】基本的には、透明導体と不透明導体を組み
合わせた第３の放電電極でグロー放電管の周囲全体を覆
うシールド構造とするとともに、この第３の放電電極を
常時零ボルトのアノードで駆動する（即ち、グランド接
地する）方法をとり、これにより、不要電磁輻射の大幅
な抑制を実現している。

【００２１】電界エネルギーを閉じ込めるための近傍電
界シールドは、透明導体により可視光の取出領域を覆う
構造と、これに不透明な外部導体を加えてグロー放電管
の全周囲を覆う密閉シールド構造としたことにより、容
易に実現している。

【００２２】一方、磁界エネルギーを閉じ込めるための
近傍磁界シールドは、可視光の取出領域に用いられる透
明導体の抵抗率が高すぎる場合、渦電流（磁界打ち消し
電流）が流れにくくなって不充分になる。そこで、可視
光の取出領域とは反対側に抵抗率の小さい材料、或いは
材質（厚膜導体，金属薄膜など）からなるバス電極を形
成、或いは配置している。このバス電極が放電電流の電
流路に近接して配置されるため、磁界打ち消し電流（渦
電流）が発生して近傍磁界を容易に抑制することができ
る。例えば、グロー放電管の管径が２ｍｍ程度と細い場
合、バス電極の構造や材質等の条件にも依存するが、約
３００ｍｍ離れた点での低減効果は最大で８０ｄＢ程度
期待できる。特に、グロー放電管の全周囲を覆う密閉シ
ールド構造を用いることにより、リターンパスの形成や
制御が容易になり、大きな閉じ込め効果が得られてい
る。以上の電界，磁界シールドにより、電磁波の発生源
も抑制され、不要電磁輻射が効果的に低減（低ＥＭＩ
化）される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。

【００２４】図１は本発明によるグロー放電装置の第１
の実施形態を示す縦断面図であって、１はグロー放電
管、２はガラス管チューブ、３は放電空間、４，５は放
電電極（Ｘ），（Ｙ）、６ー１，６ー２はガラス管チュ
ーブ２の端部、７ー１，７ー２はフリットガラス、８は
蛍光体、９ー１，９ー２は放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５
のリード、１０は酸化アルミ膜、１１はＭｇＯ膜、１２
は放電電極（Ｍ）、１３はＩＴＯ（ＳｎＯ₂−Ｉｎ
₂Ｏ₃）膜、１４はＡｇ導体膜である。なお、Ｚはガラス
管チューブ２の中心軸に沿う方向を示し、ｒは同じく半
径方向を示す。

【００２５】また、図２は図１での分断線Ａ−Ａに沿う
横断面図であり、１５は可視光取出領域であって、図１
に対応する部分には同一符号を付けている。

【００２６】図１において、ホウ珪酸のガラス管チュー
ブ２内には、Ｎｅを主体とした希ガス（例えば、Ｎｅ―
Ｘｅ（６％））を主成分とする放電ガスが封入された放
電空間３が形成されている。この放電空間３内には、ガ
ラス管チューブ２の一方の端部６ー１に放電電極（Ｘ）
４のリード９ー１が、他方の端部６ー２にこの放電電極
（Ｘ）４とほぼ同一構造をなす放電電極（Ｙ）５のリー
ド９ー２とが互いに対向し、ガラス管チューブ２の中心
軸方向Ｚにギャップｇ₀（これを、以下、長ギャップｇ₀
という）をもって配置されている。これらリード９ー
１，９ー２は夫々、ガラス管チューブ２の両端部６ー
１，６ー２の絞り込みとフリットガラス７ー１，７ー２
とによる放電ガスの封着とともに、ガラス管チューブ２
に固着される。また、これらリード９ー１，９ー２に
は、ガラス管チューブ２のガラス材料との熱膨張歪みな
どを考慮して、アロイ合金系の材料が用いられ、少なく
ともそれらの放電空間３に接する表面を酸化アルミ膜１
０とＭｇＯ膜１１とで順に覆われており、これにより、
放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５はＡＣ（交流）型の電極構
造をなしている。これらリード９ー１，９ー２の中心軸
は、図２でも示すように、ガラス管チューブ２の中心軸
（Ｚ方向）とほぼ一致している。

【００２７】ガラス管チューブ２の内側表面には、ほぼ
長ギャップｇ₀ の範囲にわたって、蛍光体８が５〜数１
０μｍ程度の均一な厚さで形成されている。

【００２８】ガラス管チューブ２の外側表面外周には、
透明導体のＩＴＯ膜１３とその上に形成された不透明導
体のバス電極としての厚膜であるＡｇ導体膜１４とから
なる放電電極（Ｍ）１２が、その中心軸がガラス管チュ
ーブ２の中心軸とほぼ一致するようにして（図２）、設
けられている。即ち、ガラス管チューブ２の外側表面外
周でのリード９ー１の先端に対向するＺ方向の位置（Ｚ
＝Ｚ₀）からリード９ー２の先端に対向するＺ方向の位
置（Ｚ＝Ｚ₁）までの長ギャップｇ₀の範囲にわたってＩ
ＴＯ膜１３が形成され、このＩＴＯ膜１３上での、この
ＩＴＯ膜１３の両端部から距離ｄよりも内側の範囲内に
Ａｇ導体膜１４が形成されている。

【００２９】また、この不透明なＡｇ導体膜１４は、図
２に示すように、ガラス管チューブ２のほぼ半周にわた
って形成されており、放電電極（Ｍ）１２のこのＡｇ導
体膜１４が形成されていない領域が、放電空間３で発生
した可視光を外部に放出させるための可視光取出領域１
５をなしている。この可視光取出領域１５の縦寸法Ｌ
（図２）は、この場合、ガラス管チューブ２の直径にほ
ぼ等しく、横寸法は長ギャップｇ₀の長さにほぼ等し
い。ここで、長ギャップｇ₀の長さは、例えば、１０ｍ
ｍ以上とする。また、放電空間３の最小サイズ（管径）
に対するアスペクト比（縦横比）は１０以上とする。

【００３０】ここで、ガラス管チューブ２の壁が一部蛍
光体８とともに放電電極（Ｍ）１２に対して壁電化・壁
電圧を形成する誘電体層として機能するが、この壁電荷
・壁電圧の形成の適正化と機械的強度とを考慮して、放
電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５のリード９ー１，９ー２の表
面から放電電極（Ｍ）１２の内面（即ち、ＩＴＯ膜１３
の内面）までのガラス管チューブ２の半径方向ｒのギャ
ップ（以下、これを短ギャッブという）ｇ₁が形成され
る。即ち、リード９ー１，９ー２と放電電極（Ｍ１２）
との間に形成する放電ギャップ（短ギャップｇ₁）の大
きさやガラス管チューブ２の管径，壁厚が所定の値に決
められている。

【００３１】以上のように、放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）
５は、リード９ー１，９ー２の放電空間３と接する表面
に酸化アルミ膜１０やＭｇＯ膜といった絶縁物（誘電体
層）が形成されたＡＣ型の電極構成をなし、また、放電
電極（Ｍ）１２も、その放電空間３側の面にガラス管チ
ューブ２の壁が一部蛍光体８とともに誘電体層として設
けられてＡＣ型の電極構成をなしており、この実施形態
は、かかる構成の放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５，（Ｍ）
１２を用いたＡＣ型のグロー放電管１をなしている。

【００３２】なお、以上の構成では、放電電極（Ｍ）１
２をガラス管チューブ２の外側表面外周に形成したもの
であるが、逆に、ガラス管チューブ２の内側表面内周に
形成するようにしてもよい。この場合には、放電電極
（Ｍ）１２は、Ｉｎ錯体とＳｎ錯体を有機溶媒で溶かし
た溶液をデイップでガラス管チューブ２の内面全面に塗
布し、乾燥焼成することにより、０．１μｍ以下の厚さ
のＩＴＯ膜を形成し、この上に、壁電荷・壁電圧を形成
するための厚膜による透明誘電体層を数１０μｍ（５μ
ｍ〜５０μｍ）で厚さが均一になるように形成し、最後
に、蛍光体を同様に数１０μｍの厚さで形成する。

【００３３】かかる構成によると、ガラス管チューブ２
の厚さとは独立に透明誘電体層の厚みを制御できるた
め、壁電荷・壁電圧の形成が容易に適正化される。放電
電極（Ｍ）１２上に形成される透明誘電体層は、耐電圧
特性を向上させるために、複数回のデイップ塗布・乾燥
を繰り返した後に焼成されるようにしてもよい。

【００３４】以上の構成において、短ギャップｇ₁は、
放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５のリード９ー１，９ー２の
先端部と透明導体であるＩＴＯ膜１３で形成された放電
電極（Ｍ）１２の両側先端部との間で形成される。これ
ら夫々の先端部の位置はガラス間チューブ２の半径方向
ｒのほぼ同一断面上にあり、短ギャップｇ₁は、これら
先端部、即ち、長ギャップｇ₀の両端位置Ｚ＝Ｚ₀，Ｚ₁
で設定されるものである。

【００３５】この実施形態によると、放電電極（Ｘ）
４，（Ｙ）５と放電電極（Ｍ）１２との間に電圧を印加
することにより、これらの間に図３（ａ），（ｂ）に破
線で示すような電気力線分布が得られ、中心軸近傍で電
界強度を集中させて点灯電圧を低電圧化している。ま
た、放電電極（Ｍ）１２を構成するバス電極としての厚
膜Ａｇ導体膜１４の両端をＩＴＯ膜１３の両端部との間
に一定の距離ｄのずれを形成することにより、放電直後
に流れる電流をＩＴＯ膜１３の抵抗を用いて適正な値に
制限することができるようにしている。この距離ｄとし
ては、例えば、０．５〜５ｍｍに設定される。

【００３６】この実施形態の変形例として、図４（ａ）
に示すように、リード９ー１，９ー２の中心軸をガラス
管チューブ２の中心軸とほぼ一致させるものであるが、
放電電極（Ｍ）１２のＩＴＯ膜１３の両端部を先細状な
どにして、ガラス管チューブ２の中心軸の周りに非対称
形状にしてもよいし、また、図４（ｂ）に示すように、
放電電極（Ｍ）１２は図１，図２に示した構造と同様で
あるが、放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５の中心軸をガラス
管チューブ２の中心軸からずらして偏芯させ、短ギャッ
プｇ₁’を図１，図２での短ギャップｇ₁よりも小さくす
るようにしてもよい。これらいずれの場合においても、
破線で示すように、局所的に電界集中を発生させて点灯
電圧を低減させることになる。

【００３７】図１，図２における放電電極（Ｍ）１２の
Ａｇ導体膜１４は、バス電極としてとともに、可視光を
効率良く取り出すための反射板としても兼用され、発光
輝度の向上を図っている。また、このＡｇ導体膜１４の
代わりに、或いはこの上に、薄い金属導体箔を密着させ
てＩＴＯ膜１３と電気的導通をとると同時に、放熱板や
ヒートパイプとして用いるように構成することができ
る。さらに、ガラス管チューブ２のガラス材料との熱膨
張歪みを低減するために、Ａｇ導体膜１４の代わりに、
アロイ合金系の金属箔を用いるようにしてもよい。

【００３８】図５は図１に示す実施形態での駆動電圧の
一具体例を示す波形図であって、Ｖｘは放電電極（Ｘ）
４に印加されるパルス電圧、Ｖｙは放電電極（Ｙ）５に
印加されるパルス電圧、Ｖｍは放電電極（Ｍ）１２に印
加されるグランド接地電圧である。

【００３９】同図において、放電電極(Ｘ）４，(Ｙ）５
に印加されるパルス電圧Ｖｘ，Ｖｙは波高値Ｖ₁の負の
パルス電圧により、カソード電圧が与えられ、交互に波
高値Ｖ₁をとり、周期Ｔをもつ。この波高値Ｖ₁のパルス
幅（放電期間）ｔ₂はパルス間の期間(放電休止期間）ｔ
₁よりも大きく、パルス周期Ｔは、Ｔ＝２(ｔ₁＋ｔ₂）で
ある。また、放電電極（Ｍ）１２の電圧Ｖｍは、常時、
アノード電圧として、零ボルトに設定されている。

【００４０】放電現象としては、放電電極（Ｘ）４，
（Ｙ）５のいずれか一方に負値Ｖ₁のカソード電圧Ｖ
ｘ，Ｖｙが印加される放電期間ｔ₂では、放電電極
（Ｘ）４，（Ｙ）５のいずれか一方にこのカソード電圧
が印加され、他方に零ボルトのアノード電圧が印加され
ることにより、この放電電極と放電電極（Ｍ）１２との
間に陽光柱の等電位領域が形成され、次の放電期間ｔ₂
で他方にこのカソード電圧が印加されることにより、こ
の放電電極側の陰極暗部の高電界領域が放電空間３の短
ギャップｇ₁近傍に形成される。このとき、移動度の大
きい電子が放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５間の長ギャップ
ｇo内で移動し、一方、移動度が電子に比べて３桁以上
も小さい正イオンが放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５のいず
れかと放電電極（Ｍ）１２との間の短ギャップｇ₁ 内で
移動する。これにより、上記の陰極暗部で発生した荷電
粒子が効率良く高速で移動し、放電（発光放電）が発生
する。

【００４１】放電期間ｔ₂で発生するこの放電（発光放
電）は、上記のように、ＡＣ型の電極構造を持つ放電電
極（Ｘ）４，（Ｙ）５の絶縁層（誘電体層）表面に壁電
圧（壁電荷）が形成され、これによって一定の逆バイア
ス電圧が形成されることにより、終了する。次の放電休
止期間ｔ₁を経た後の放電期間ｔ₂では、放電電極（Ｘ）
４，（Ｙ）５の一方の駆動電圧がカソード電圧，アノー
ド電圧の一方から他方に、他方の駆動電圧がその逆に夫
々反転するため、放電電極（Ｘ）４または（Ｙ）５に形
成された上記の壁電圧が順バイアス電圧となり、ＡＣ型
駆動の特徴である放電電圧の増加による輝度の増加が容
易に得られることになる。

【００４２】酸化アルミ膜１０の表面に形成されたＭｇ
Ｏ膜１１は、二次電子放出係数γを増加させて放電開始
電圧（点灯電圧）をさらに低減可能とするとともに、放
電時における誘電体膜の耐イオンスパッタ性を確保して
いる。この耐イオンスパッタ性と同時に陰極降下電圧Ｖ
ｃをさらに低減させるために、ＭｇＯ膜１１に代わり
に、Ｙ₂Ｏ₃膜を用いるようにしてもよい。

【００４３】図１及び図２から明らかなように、この実
施形態では、ガラス間チューブ２の内部（即ち、グロー
放電する放電空間）が放電電極（Ｍ）１２の透明導体の
ＩＴＯ膜１３で密閉されたシールド構造をなしており、
しかも、駆動中では、このＩＴＯ膜１３に常時零ボルト
のアノード電圧が印加された状態、即ち、グランド接地
された状態にある。

【００４４】かかる状態では、放電空間３内で発生した
電磁エネルギーのうちの電界エネルギーをこの放電空間
３内に閉じ込めるための近傍電界シールドが、透明導体
のＩＴＯ膜１３で可視光取出領域１５をも覆うようにし
た構造と、これに不透明な外部導体としてのＡｇ導体膜
１４を加えてグロー放電管２の全周囲を覆う密閉シール
ド構造としたことにより、容易に実現されている。

【００４５】また、この電磁エネルギーの磁界エネルギ
ーをこの放電空間３内に閉じ込めるための近傍磁界シー
ルドは、可視光取出領域１５での透明導体のＩＴＯ膜１
３の抵抗率が高すぎる場合、渦電流（磁界打ち消し電
流）が流れにくくなって不充分になる。そこで、この実
施形態では、可視光取出領域１５とは反対側に抵抗率の
小さい材料、或いは材質（厚膜導体，金属薄膜など）か
らなるバス電極（即ち、Ａｇ導体膜１４）を形成、或い
は配置している。このバス電極が放電電流の電流路に近
接して配置されるため、磁界打ち消し電流（渦電流）が
発生し易くなって近傍磁界を容易に抑制することができ
る。例えば、グロー放電管２の管径が２ｍｍ程度と細い
場合、上記バス電極の構造や材質などの条件にも依存す
るが、約３００ｍｍ離れた点での低減効果は最大で８０
ｄＢ程度期待できる。特に、グロー放電管２の全周囲を
覆う密閉シールド構造を用いることにより、リターンパ
スの形成や制御が容易になり、大きな閉じ込め効果が得
られている。

【００４６】以上の電界，磁界シールドにより、放電空
間３内で発生するノイズエネルギー減が抑圧され、電磁
波の外部への放射も抑制され、不要電磁輻射が効果的に
低減されて低ＥＭＩ化が実現する。

【００４７】図６は図１に示す実施形態での駆動電圧の
他の具体例を示す波形図であって、図５に対応する部分
には同一符号を付けている。

【００４８】同図において、放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）
５の一方に負値Ｖ₁’のパルス電圧（カソード電圧）が
印加される放電期間ｔ₂では、放電電極（Ｘ）４，
（Ｙ）５の他方には、正値Ｖ₂（即ち、Ｖ₂＞０）のアノ
ード電圧が印加される。これにより、これら放電電極
（Ｘ）４，（Ｙ）５に印加されるカソード電圧Ｖ₁’
は、図５におけるカソード電圧Ｖ₁よりもほぼＶ₂だけ絶
対値レベルを小さくすることができ、カソード電圧の波
高値を減少させることができて、さらに低い駆動電圧で
高輝度・高効率な発光を得ることができる。

【００４９】図７は図５における放電期間ｔ₂でのグロ
ー放電管１の中心軸（Ｚ軸）上の電位分布を示す図であ
り、時刻ｔ＝ｔ₀，ｔ_a，ｔ_b，ｔ_cは夫々、放電期間ｔ₂
の開始から変化する時刻を表わし、夫々の時刻での電位
分布Ｖ_i を示す。

【００５０】同図において、負値Ｖ₁（図５）のパルス
電圧の印加時ｔ＝ｔoでは、カソード電圧Ｖ_i(ｉ＝ｘ，
ｙ（放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５による））或いはこれ
に壁電圧による順バイアスが加わった電圧Ｖ_i＋Ｖ_qが放
電電極（Ｍ）１２との間に印加され、短ギャップｇ_iの
間に陰極暗部の高電界領域を形成している。放電後、時
刻ｔ＝ｔ_a，ｔ_b，ｔ_c（ｔ_a＜ｔ_b＜ｔ_c）と時間が経過す
るに従い、カソード電圧が壁電圧形成によって減少し、
これによって短ギャップｇ_i間に形成される高電界領域
が消滅することにより、放電が終了する。このときの放
電時間ｔ(＜ｔ₂）は、壁電圧Ｖ_qによる逆バイアス電圧
の形成条件などで決まり、通常、印加電圧波形で設定す
る放電期間ｔ₂内に設定される。

【００５１】図７は放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５の一方
側に負値Ｖ₁のパルス電圧の印加された場合を示すが、
他方側に印加された場合には、図７の他方側に陰極暗部
の高電界領域が形成され、上記の動作が行なわれる。

【００５２】図８及び図９は夫々図１に示す実施形態で
の駆動電圧のさらに他の具体例を示す波形図であって、
図５に対応する部分には同一符号を付けている。これら
の具体例においても、放電電極（Ｍ）１２がグランド接
地されており、そこに印加される電圧は、アノード電圧
として、零ボルトとしている。

【００５３】図８において、この具体例では、図５に示
した具体例と同様、放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５に交互
に負のパルスとなるカソード電圧Ｖｘ，Ｖｙを印加する
ものであるが、このパルス電圧の波高値を、図５に示し
た具体例のように一定値Ｖ₁とするのではなく、時間経
過とともに増大するように変化させるものである。この
波高値の変化としては、直線状１６としてもよいが、非
直線状１７，１８としてもよい。

【００５４】図８に示す具体例では、放電期間ｔ₂、放
電電極（Ｘ）４，(Ｙ）５のうちの負のパルスが印加さ
れない方のアノード電圧を零ボルトにするものである
が、図９に示す具体例では、アノード電圧として、この
零ボルトの電圧に時間経過とともに波高値が正方向に増
加する正電圧を加算するものである。これら負のパルス
のカソード電圧の変化も、零ボルトのアノード電圧に加
算するこの正電圧の変化も、図８に示した具体例と同様
に、直線状であっても、非直線状であってもよい。

【００５５】これら具体例では、上記のように、負パル
スの波高値を変化させるものであるから、１回の放電時
間ｔを長く持続させて輝度を向上させることができる。
そして、図９に示す具体例では、放電電極（Ｘ）４，
（Ｙ）５の一方に負のカソード電圧を印加しながら他方
に正のアノード電圧を印加し、これらの差分が徐々に増
加するものであって、これにより、放電時に形成される
逆バイアス電圧（壁電圧）を打ち消す電圧を発生させて
いる。従って、図６に示した具体例と同様、さらに低い
駆動電圧で高輝度・高効率な発光を得ることができる。

【００５６】図１０は図８及び図９における放電期間ｔ
₂でのグロー放電管１の中心軸（Ｚ軸）上の電位分布を
示す図であり、時刻ｔ＝ｔ₀，ｔ_a，ｔ_b，ｔ_cは夫々、放
電期間ｔ₂の開始から変化する時刻を表わし、夫々の時
刻での電位分布Ｖ_iを示す。

【００５７】同図において、図８，図９に示す駆動波形
により、壁電圧により発生する逆バイアス電圧が打ち消
され、駆動パルス電圧を印加直後のｔ＝ｔoから一定時
間Δｔ＝ｔｃ―ｔoが経過しても、特に、陰極暗部の高
電界領域は維持される。このため、一定の放電電流を維
持しながら放電時間ｔを増加でき、発光効率とともに輝
度が大幅に向上することになる。

【００５８】なお、この図１０においても、放電電極
（Ｘ）４，（Ｙ）５の一方側に負値のパルス電圧の印加
された場合を示すが、他方側に印加された場合には、図
１０の他方側に陰極暗部の高電界領域が形成され、上記
の動作が行なわれる。

【００５９】図１１は本発明によるグロー放電装置の第
２の実施形態を示す縦断面図、図１２はその平面図であ
って、１９−１，１９−２は突起部であり、図１に対応
する部分には同一符号を付けて重複する説明を省略す
る。この第２の実施形態は、基本的には、図１に示した
第１の実施形態と同様の構成をなすものであるが、その
全体形状が平面光源になる偏平型をなしている。ここ
で、図１１は図１２における分断線Ｂ−Ｂに沿う断面図
である。また、図１３は図１２における分断線Ｃ−Ｃに
沿う横断面図であって、図２の円形型グロー放電管を押
し潰したような断面形状をなしている。

【００６０】図１３に示すように、ガラス間チューブ２
はＺ方向に垂直なＸ方向に幅広の偏平状をなし、このガ
ラス管チューブ２に、図１，図２で説明した第１の実施
形態と同様、放電電極（Ｍ）１２や蛍光体８が設けられ
ている（勿論、放電電極（Ｍ）１２をガラス管チューブ
２内に設けるようにしてもよい）。また、放電電極
（Ｘ）４，（Ｙ）５のリード９−１，９−２はガラス管
チューブ２の幅方向（Ｘ方向）に広い板状のものであっ
て、図１１に示すように、それらの先端部に放電電極
（Ｍ）１２のＡｇ導体膜１４の方に突出する突起部１９
−１，１９−２が形成されており、これら突起部１９−
１，１９−２から放電電極（Ｍ）１２のＩＴＯ膜１３の
内面までの短ギャップｇ_1aはリード９−１，９−２の表
面からＩＴＯ膜１３の内面までの短ギャップｇ_1bよりも
小さく設定されている。即ち、これら突起部１９−１，
１９−２は、リード９−１，９−２の表面よりもＩＴＯ
膜１３に近づいていることになる。

【００６１】図１４はこの第２の実施形態での分断線Ｄ
−Ｄに沿う断面でみた電気力線分布を示す図である。

【００６２】同図において、リード９−１，９−２と放
電電極（Ｍ）１２との間の電気力線分布は、突起部１９
−１，１９−２に集中し、これらを中心とする分布とな
る。このように、局所的に電界集中が得られるので、点
灯電圧を低減することができる。

【００６３】この第２の実施形態も、先の第１の実施形
態と同様の駆動電圧で駆動され、これと同様の効果が得
られる。

【００６４】図１５は本発明によるグロー放電装置の第
３の実施形態を示す縦断面図、図１６はその平面図であ
って、２０−１は背面基板、２０−２は前面基板、２１
−１，２１−２は誘電体層、２２はリブ（隔壁）、２３
−１，２３−２はバス電極、２４はＭｇＯ膜であり、前
出図面に対応する部分には同一符号を付けて重複する説
明を省略する。

【００６５】図１５及び図１６において、この実施形態
は、放電電極などが形成された背面基板２０−１と前面
基板２０−２とを一定の間隔をもって対向配置し、それ
らの周辺部をリブ２２を介して一体に付着させたもので
ある。

【００６６】背面基板２０−１の表面上には、その長さ
方向（Ｘ方向）に伸延した放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５
が幅方向（Ｚ方向）に所定の長ギャップｇ０の間隔をも
って対向配置され、これら間に幅方向の寸法が長ギャッ
プｇ０にほぼ等しく、幅方向の寸法が放電電極（Ｘ）
４，（Ｙ）５の長さ方向寸法にほぼ等しい放電電極
（Ｍ）１２が配置されている。この放電電極（Ｍ）１２
は、放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５と所定の短ギャップｇ
３の間隔をもって形成された透明なＩＴＯ膜１３とその
上に形成されたＡｇ導体膜１４とからなり、このＡｇ導
体膜１４から外部に端子が導出されている。ＩＴＯ膜１
３の周囲はＡｇ導体膜１４からはみ出している。また、
放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５は夫々、放電電極（Ｍ）１
２と同様に、透明なＩＴＯ膜１３上に厚膜のＡｇ導体か
らなるバス電極２３−１，２３−２が形成されてなり、
これらを通して外部に放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５の端
子が取り出されている。そして、これら放電電極（Ｘ）
４，（Ｙ）５や放電電極（Ｍ）１２の短ギャップｇ３近
傍表面には、ＭｇＯ膜２４が形成される。

【００６７】これら放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５，
（Ｍ）１２は誘電体層２１−１で覆われており、誘電体
層２１−１上のＭｇＯ膜２４上の放電電極（Ｍ）１２に
対向する位置に蛍光体８が形成されている。

【００６８】一方、前面基板２０−２の背面基板２０−
１に対向する表面には、ほぼ全面にわたって透明なＩＴ
Ｏ膜１３からなる放電電極（Ｍ）１２が形成されてお
り、これを誘電体層２１−２が覆っている。そして、誘
電体層２１−２の表面に、可視光を取り出し易くして輝
度を効率良く得るために厚さが適正化（数μｍ〜１０μ
ｍ）された蛍光体８が形成されている。

【００６９】この実施形態も、先の各実施形態と同様の
効果が得られる。

【００７０】以上説明した実施形態のグロー放電装置
は、情報処理端末の表示装置や平面型，壁掛け型のテレ
ビ受像機などの表示装置の光源として用いることがで
き、高輝度，低消費電力の表示装置が得られることにな
る。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
細管化の本質的な課題であった隔壁拡散を大幅に抑制で
きるため、紫外線飽和のない低い電流密度でも安定放電
を維持することができ、発光効率や輝度が大幅に向上し
たグロー放電装置及びこれを用いた表示装置を提供でき
る。

【００７２】また、これと同時に、低電圧点灯，不要輻
射抑制を実現するグロー放電装置及びこれを用いた表示
装置も提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるグロー放電装置の第１の実施形態
を示す縦断面図である。

【図２】図１の分断線Ａ−Ａに沿う横断面図である。

【図３】図１に示す第１の実施形態でのグロー放電管断
面の電気力線分布を示す図である。

【図４】図１に示した第１の実施形態の変形例でのグロ
ー放電管断面の電気力線分布を示す図である。

【図５】図１に示した第１の実施形態での駆動電圧の一
具体例を示す波形図である。

【図６】図１に示した第１の実施形態での駆動電圧の他
の具体例を示す波形図である。

【図７】図１に示した実施形態の図５で示した駆動電圧
の放電期間におけるグロー放電管の中心軸上における放
電時の電位分布を示す図である。

【図８】図１に示した第１の実施形態での駆動電圧のさ
らに他の具体例を示す波形図である。

【図９】図１に示した第１の実施形態での駆動電圧のさ
らに他の具体例を示す波形図である。

【図１０】図１に示した実施形態の図８，図９で示した
駆動電圧の放電期間におけるグロー放電管の中心軸上に
おける放電時の電位分布を示す図である。

【図１１】本発明によるグロー放電装置の第２の実施形
態を示す縦断面図である。

【図１２】図１１に示した第２の実施形態の平面図であ
る。

【図１３】図１２における分断線Ｃ−Ｃに沿う横断面図
である。

【図１４】図１２における分断線Ｄ−Ｄに沿う横断面図
である。

【図１５】本発明によるグロー放電装置の第３の実施形
態を示す縦断面図である。

【図１６】図１５に示した第３の実施形態の平面図であ
る。

【符号の説明】

１ グロー放電管 ２ ガラス管チューブ ３ 放電空間 ４，５ 放電電極（Ｘ），（Ｙ） ６ー１，６ー２ ガラス管チューブ２の端部 ７ー１，７ー２ フリットガラス ８ 蛍光体 ９ー１，９ー２ 放電電極（Ｘ）４，（Ｙ）５のリード １０ 酸化アルミ膜 １１ ＭｇＯ膜 １２ 放電電極（Ｍ） １３ ＩＴＯ（ＳｎＯ₂−Ｉｎ₂Ｏ₃）膜 １４ Ａｇ導体膜 １５ 可視光取出領域 １９−１，１９−２ 突起部 ２０−１ 背面基板 ２０−２ 前面基板 ２１−１，２１−２ 誘電体層 ２２ リブ ２３−１，２３−２ バス電極 ２４ ＩＴＯ膜

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電ガスが封入された放電空間の周辺に
   放電電極を配置し、該放電電極の該放電空間に接する電
   極表面全体が絶縁物を介して形成されるグロー放電装置
   であって、 対向して配置されて長ギャップを形成するほぼ同一形状
   の第１，第２の放電電極と、 該第１，第２の放電電極間に配置され、かつ該第１，第
   ２の放電電極との間で短ギャップを形成する第３の放電
   電極１個とを少なくとも有することを特徴とするグロー
   放電装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のグロー放電装置におい
   て、 前記長ギャップを長さを１０ｍｍ以上とし、 かつ前記放電空間の最小サイズに対するアスペクト比を
   １０以上とすることを特徴とするグロー放電装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載のグロー放電装
   置において、 前記第３の放電電極が空間的に分離した複数個の放電電
   極で形成されていることを特徴とするグロー放電装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３に記載のグロー放
   電装置において、 前記第３の放電電極、または前記第３の放電電極を形成
   する空間的に分離した複数個の放電電極のうちの少なく
   とも１個を、材質の異なるパターン構造で形成したこと
   を特徴とするグロー放電装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれか１つに記載のグ
   ロー放電装置において、 前記第３の放電電極、または前記第３の放電電極を形成
   する空間的に分離した複数個の放電電極のうちの少なく
   とも１個を、透明導体電極と不透明導体電極で形成した
   ことを特徴とするグロー放電装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載のグロー放電装置におい
   て、 前記第３の放電電極は、放電空間表面からの可視光取り
   出し領域を少なくとも前記透明導体電極が形成されて前
   記不透明導体電極が形成されていない領域を、放電空間
   からの可視光の取出領域として、有することを特徴とす
   るグロー放電装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６のいずれか１つに記載のグ
   ロー放電装置において、 前記第３の放電電極、または前記第３の放電電極を形成
   する空間的に分離した複数個の放電電極の前記放電空間
   と接する全表面積が、前記放電空間の全表面積の半分以
   上を占める構造としたことを特徴とするグロー放電装
   置。
8. 【請求項８】 請求項３〜７のいずれか１つに記載のグ
   ロー放電装置において、 前記第３の放電電極を形成する空間的に分離した複数個
   の前記放電電極が、ほぼ同電位で駆動されることを特徴
   とするグロー放電装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれか１つに記載のグ
   ロー放電装置において、 前記第１，第２の放電電極にアノード電圧を駆動電圧と
   して同時に印加する第１の期間と、前記第１，第２の放
   電電極のいずれか一方にアノード電圧を、他方にカソー
   ド電圧を夫々駆動電圧として印加する第２の期間とを交
   互に繰り返し、 １つおきの該第２の期間と他の１つおきの第２の期間と
   で、前記第１，第２の放電電極に印加する該駆動電圧を
   切り替え、 かつ前記第３の放電電極には、常時、該アノード電圧を
   印加して駆動することを特徴とするグロー放電装置。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載のグロー放電装置にお
    いて、 前記アノード電圧をほぼ零ボルトとし、前記カソード電
    圧のみを負のパルス電圧とすることを特徴とするグロー
    放電装置。
11. 【請求項１１】 請求項９に記載のグロー放電装置にお
    いて、 前記第２の期間で前記第１，第２の放電電極のうちの一
    方に印加される前記アノード電圧を、前記第３の放電電
    極に印加される前記アノード電圧よりも大きな値の正電
    圧としたことを特徴とするグロー放電装置。
12. 【請求項１２】 請求項９または１０に記載のグロー放
    電装置において、 前記第２の期間で前記第１，第２の放電電極のうちの一
    方に印加される前記カソード電圧は、負の矩形波に時間
    経過とともに波高値が増加する負の波形を加算した波形
    の負電圧であることを特徴とするグロー放電装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載のグロー放電装置に
    おいて、 前記第２の期間では、前記第１，第２の放電電極のうち
    の他方に印加される前記アノード電圧が、時間経過とと
    もに波高値が増加する正の波形の正電圧であることを特
    徴とするグロー放電装置。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれか１つに記載
    のグロー放電装置を高輝度発生用光源として用いたこと
    を特徴とする表示装置。
15. 【請求項１５】 請求項１〜１３のいずれか１つに記載
    のグロー放電装置を細長い管状または平板状にして高輝
    度発生光源として用いたことを特徴とする表示装置。