JP2003168374A - 昇圧素子付きガス放電表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ガス放電表示装置に関し、低い印
加電圧でも従来と同様の放電を発生させることができる
ガス放電表示装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 表示セル１内に、昇圧素子としての圧電
トランス２を内蔵し、圧電トランス２と陰極１６および
陽極１９との接続点２ａ，２ｂは、導電性ペーストを用
い点（スポット）支持を行う。また、接続点２ａ，２ｂ
の接続位置は、基本共振モードの場合長手方向の中心部
分１点とする。陰極１６、陽極１９間に高周波の電圧を
印加すると、その電圧が圧電トランスで昇圧される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガス放電表示装置
に関し、詳しくは、電極間に高電圧を印加することな
く、低電圧の印加電圧で駆動を可能とする昇圧素子付き
ガス放電表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、放電で紫外線を発生させ、そ
の紫外線により蛍光体を刺激して可視光を得て、その可
視光により画像を表示するガス放電表示装置としてカラ
ープラズマディスプレイパネル（以下、カラーＰＤＰと
いう）が知られている。

【０００３】この種のカラーＰＤＰとしては、例えば映
像情報メディア学会誌、Vol.54、No.2、2000、pp301〜3
09、“４２型ハイビジョンＤＣ−ＰＤＰの開発”に記載
されているものがあり、図５のように示される。

【０００４】このカラーＰＤＰは、２枚のガラス板の前
面板１１と背面板１２の間に、隔壁１５により格子状に
表示セル１３を形成し、隔壁１５を挟んで表示セル１３
の片側に補助セル１４を形成している。

【０００５】前面板１１には陰極１６を表示セル１３の
１列に１本形成し、背面板１２には表示陽極母線１７を
陰極１６に直交する方向に表示セル１３の１列に１本、
補助陽極母線１８を陰極１６と直交する方向に補助セル
１４の１つに１本形成する。

【０００６】また、背面板１２の、表示セル１３部分に
陽極１９を形成し、補助セル１４の陰極１６が交わる部
分にも陽極１９を形成する。さらに、背面板１２には、
陽極１９と表示陽極母線１７および補助陽極母線１８を
接続する抵抗２０を形成している。

【０００７】前面板１１と隔壁１５の間にはプライミン
グリブ２１を形成し、プライミング用空間を設けてい
る。背面板１２と隔壁１５の間には絶縁層２２を形成し
ており、絶縁層２２は、陽極１９のみ露出するように陽
極１９部分に陽極より小さく穴を空けている。

【０００８】それぞれの表示セル１３は、赤、緑、青の
蛍光体２３のいずれかを内壁と底部に塗布しており、そ
れぞれの表示セル１３は隣接する４つを１組として、対
角の表示セル１３は緑の蛍光体２３を、その他の２つの
表示セル１３には赤と青の蛍光体２３を塗布したものを
配置する。

【０００９】このカラーＰＤＰは、パルスメモリー駆動
方式を使っている。この駆動法は、図６に示すように、
単独では放電が開始しない電圧に設定された維持パルス
を、陽極−陰極間に常時与えておく。

【００１０】この状態で、大きな電圧（書き込みパル
ス）を印加して書き込み放電を起こすと、準安定粒子等
の働きで、維持パルスのたびに次々と放電が維持する
（ＯＮ状態）。

【００１１】消去パルスにより維持パルスの電圧を下げ
て一度放電を停止させると、準安定粒子等が少なくなる
ため、その後の維持パルスでは放電しなくなる（ＯＦＦ
状態）。この陽極−陰極間のパルス電圧の振幅は、２０
０Ｖ程度を必要とする。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このような従来のガス
放電表示装置にあっては、放電開始電圧を下げるため
に、ガス圧力や陽極と陰極間の距離などを最適化してい
るにもかかわらず、その電圧は２００Ｖ程度を必要とす
る。

【００１３】このため、放電のＯＮ、ＯＦＦなどの制御
には、高耐圧のトランジスタや集積回路（ＩＣ）などの
素子が必要となるという問題があった。また、表示セル
までの配線（表示陽極母線１７、陰極１６）などから輻
射される電磁波による妨害も発生するという問題があっ
た。

【００１４】そこで、本発明は、表示セルに昇圧素子を
内蔵させることにより、低い印加電圧でも従来と同様の
放電を発生させることができるガス放電表示装置を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する手段
として、本発明は、セル内にガスを封入し、該セル内で
放電して紫外線を発生させ、該紫外線により蛍光体を刺
激して可視光を得て、該可視光により画像を表示するガ
ス放電表示装置において、前記セル内に昇圧素子を内蔵
し、該昇圧素子により放電のための電圧を昇圧すること
を特徴とするものである。これにより、昇圧素子により
セル内で放電電圧が昇圧され、放電が起こる。

【００１６】前記昇圧素子は、圧電トランスであること
が好ましい。これにより、高周波の入力電圧により、該
入力電圧が昇圧される。

【００１７】また、前記セル毎に、前記圧電トランスに
印加する電圧を高周波発振させる発振回路を設ける方法
もある。これにより、直流電圧が発振回路で発振され、
圧電トランスに印加される。

【００１８】また、前記圧電トランスに電極を設けずに
誘電体部分で放電を発生させる方法もある。これによ
り、圧電トランスの誘電体部分と電極の間で放電が起こ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して説
明する。図１〜図４は本発明の一実施形態のガス放電表
示装置を示す図である。

【００２０】図１は、本実施形態の表示セル１つを拡大
した斜視図である。図１において、従来例と同様の構成
には同一の符号を付してその説明を省略する。

【００２１】図１に示すように、本実施形態の表示セル
１は、昇圧素子としての圧電トランス２を内蔵してい
る。

【００２２】この圧電トランス２は、例えば、電気学会
研究会資料、LAV-98-12、pp.33〜36(1998)、“冷陰極管
点灯用圧電トランス”、浅田、豊島、に紹介されてい
る。これは、図２に示すように、長方形状の圧電トラン
ス２において、長手方向のうち約半分の部分を厚み方向
に、残りの半分を長手方向に分極した構造である。

【００２３】昇圧動作では、厚み方向に分極された部分
を入力に用い、長手方向に分極された部分を出力に用い
る。入力端子（Ｖｉｎ）に与えられた電気エネルギー
は、印加した電界と垂直な方向に変位が生じる圧電横効
果によって長手方向への延び振動のエネルギーに変換さ
れる。その延び振動のエネルギーは弾性波動として圧電
トランス２全体を長手方向に伝搬し、出力端子（Ｖｏｕ
ｔ）では変位と平行に電束が生じる圧電縦効果によって
振動エネルギーが再び電気エネルギーとして取り出され
る。

【００２４】圧電トランス２の長さは有限なので、弾性
波の伝播速度と圧電トランス２の長さによって決まる周
波数で、機械的共振が励振される。共振時には長手方向
の両端部分での振動速度が極大となり、昇圧比も極大と
なる。

【００２５】圧電トランス２の周波数と昇圧比の関係の
一例を図３に示す。図３は、主成分をチタン酸ジルコン
酸鉛とする圧電セラミック板による圧電トランスの例
で、圧電トランス２の長さを３０ｍｍ（入力側長さ１５
ｍｍ、出力側長さ１５ｍｍ）、厚さを２ｍｍ、幅を６ｍ
ｍとした場合を示している。この例では、６０KHz付近
のピークが基本共振モードであり、長手方向に２分の１
波長が入り、圧電トランス２の両端部の振動変位が最大
（振動の腹）で、圧電トランス２中央部の振動速度が最
小（振動の節）となっている。１２０KHz付近のピーク
は２次モードであり、長手方向に１波長が入る。同様
に、１８０KHz付近のピークは３次モードであり、長手
方向に２分の３波長が入る。

【００２６】基本モードでは、振動の節は中央部に１箇
所であるが、２次モードは両端から全長の約４分の１の
位置に２箇所、３次モードでは、両端から６分の１の位
置と中央部の計３箇所ある。圧電トランス２を基板等に
実装する場合には、何らかの機械的保持手段が必要とな
るが、その際には振動エネルギーの漏洩による効率低下
を避けるため、原則として振動の節付近で保持すること
になる。

【００２７】圧電トランスと巻き線型トランスとの大き
な相違点は、昇圧特性が負荷依存性と周波数特性を持つ
ことである。図４に昇圧比の周波数特性の概念図を示
す。図４に示すように、昇圧比は周波数に依存して変化
しており、共振に対応する周波数で最大となる。昇圧比
は、出力端子開放時には極めて高い値となるが、適当な
負荷（数十〜数百キロオーム）が接続された場合には、
昇圧比は低下し同時に昇圧比が最大となる周波数も低く
なる。

【００２８】すなわち、点灯開始時には負荷抵抗が大き
く昇圧比も高いため、点灯開始に要する高電圧が容易に
得られるが、点灯後は等価的な負荷抵抗値が下がって昇
圧比も低下し、放電は自動的に安定状態に移行する。

【００２９】このような圧電トランス２と陰極１６およ
び陽極１９との接続点２ａ，２ｂは、導電性ペーストを
用い点（スポット）支持を行っており、その接続位置
は、上述のように、圧電トランス２の振動の節付近とす
る。基本共振モードの場合長手方向の中心部分１点（図
の場合）、２次共振モードの場合２点、３次共振モード
の場合３点で支持することになり、高次モードほど安定
した支持が可能となる。

【００３０】圧電トランス２の長手方向の長さを図３で
示した圧電トランスの長さの５０分の１とすると（３０
÷５０＝０．６ｍｍ）、圧電トランス２に印加する入力
電圧（陰極１６と陽極１９との間に印加する電圧）の周
波数は、基本モードの場合、６０KHzの５０倍の３MHzの
高周波信号となる。

【００３１】この高周波信号は、母線を介して加えても
よいし、ＬＣ発振器（例えば、コレクタ同調形など各種
同調形、ハートレー形、コルピッツ形など）やＲＣ発振
器（例えば、移相形、ブリッジ形など）など周知の発振
器をセルごとに設け、母線に供給する電圧は直流として
もよい。

【００３２】これらの発振器を構成する素子、抵抗、コ
イル、コンデンサ、トランジスタなどは、背面板１２上
に、薄膜製作法やスクリーン印刷法などにより作製する
とよい。

【００３３】なお、必要に応じ、従来の補助セル１４に
おいても、同様にして圧電トランス２を内蔵させる。

【００３４】このように本実施形態においては、セル内
に圧電トランス２を内蔵し、この圧電トランス２により
入力電圧を昇圧しているので、入力電圧を低電圧にする
ことができ、トランジスタなどの放電制御素子の耐圧を
低くすることができ、装置の低価格化が実現できる。

【００３５】また、セルに電圧を導く母線に加える電圧
を低くすることができるので、電磁波による輻射妨害を
減少させることができる。

【００３６】また、母線に直流電圧を与え、各セル部分
で発振回路により高周波に変換すれば、さらに電磁波妨
害を減少させることができる。

【００３７】また、セルに封入するガスの圧力を低くし
た場合には、圧電トランス２の機械振動の抵抗が減少
し、それに伴い昇圧比が上昇し、入力電圧をさらに低く
することができる。

【００３８】また、圧電トランス２は、放電が始まるま
では負荷インピーダンスが高いため昇圧比は大きく、放
電が始まり負荷インピーダンスが低下すると昇圧比が下
がる（垂下特性を持つ）ため、電流制限抵抗が不要で、
安定な放電動作をさせることができる。

【００３９】また、圧電トランス２は、容易に放電開始
電圧を十分超えた電圧を得ることができるので、放電の
立ち上がり時間を短縮でき、高画質を実現する駆動方式
を採用することができる。さらに、補助セル１４を無く
すことができる場合もある。

【００４０】また、圧電トランス２の誘電体表面で放電
させた場合は、金属電極を必要としないことから、ガス
との反応が発生することなく、紫外線発生効率の高いガ
スを広範囲の種類から選択することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、セルに内蔵した昇圧素
子で入力電圧を昇圧し放電させているので、入力電圧を
低く抑えることができ、耐圧の低いトランジスタなどの
放電制御素子を使用することができ、低価格化が実現で
きるとともに、電磁波の輻射妨害を減少させることがで
きる。

【００４２】また、昇圧素子として圧電トランスを使え
ば、電流制限抵抗が不要で安定な放電動作をさせること
ができる。

【００４３】また、各セルに入力電圧を高周波発振させ
る発振回路を備えれば、母線に供給する電圧を直流にす
ることができ、電磁波妨害を減少させることができる。

【００４４】また、金属電極を設けず圧電トランスの誘
電体表面で放電させるようにすれば、ガスとの反応とは
無関係なので、紫外線発生効率の高いガスを広範囲の種
類から選択することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のガス放電表示装置を示す
図であり、そのセルの斜視図である。

【図２】その圧電トランスの構造を示す図である。

【図３】その圧電トランスの周波数と昇圧比の関係を示
す図である。

【図４】その圧電トランスの昇圧比の負荷依存性を示す
図である。

【図５】従来のガス放電装置を示す斜視図である。

【図６】パルスメモリー駆動方式の原理を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 表示セル ２ 圧電トランス ２ａ，２ｂ 接続点 １１ 前面板 １２ 背面板 １３ 表示セル １４ 補助セル １５ 隔壁 １６ 陰極 １７ 表示陽極母線 １８ 補助陽極母線 １９ 陽極 ２０ 抵抗 ２１ プライミングリブ ２２ 絶縁層 ２３ 蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｊ 11/02 Ｇ０９Ｇ 3/28 Ｊ (72)発明者 平野 芳邦 東京都世田谷区砧一丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Ｆターム(参考） 5C040 FA02 GB20 MA12 5C080 AA05 BB05 DD12 DD24 HH02 JJ04 JJ05 JJ06

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セル内にガスを封入し、該セル内で放電し
   て紫外線を発生させ、該紫外線により蛍光体を刺激して
   可視光を得て、該可視光により画像を表示するガス放電
   表示装置において、 前記セル内に昇圧素子を内蔵し、該昇圧素子により放電
   のための電圧を昇圧することを特徴とするガス放電表示
   装置。
2. 【請求項２】前記昇圧素子は、圧電トランスであること
   を特徴とする請求項１に記載のガス放電表示装置。
3. 【請求項３】前記セル毎に、前記圧電トランスに印加す
   る電圧を高周波発振させる発振回路を設けることを特徴
   とする請求項２に記載のガス放電表示装置。
4. 【請求項４】前記圧電トランスの誘電体部分で放電を発
   生させることを特徴とする請求項２または３に記載のガ
   ス放電表示装置。