JP2654745B2

JP2654745B2 - プラズマ・アドレス装置

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Publication number: JP2654745B2
Application number: JP5234143A
Authority: JP
Inventors: ポール・シー・マーティン
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1992-08-26
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPH06222347A; US5276384A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、イオン化可能ガスを複
数のチャネル内に封入し、選択的にプラズマ放電させる
プラズマ・アドレス装置に関し、特にそのチャネル内の
電極構造の改良に関する。

【０００２】

【従来技術】米国特許第４８９６１４９号（以下、「１
４９特許」という。対応日本出願：特開平１−２１７３
９６号）は、イオン化可能ガス媒体を使用したアドレス
装置を開示している。この装置は、イオン化可能ガスを
使用してデータ記憶エレメントをアドレス指定するシス
テムに使用し得る。このようなシステムの応用例には、
フラット表示パネル、ビデオ・カメラ、メモリ・システ
ム等がある。

【０００３】この装置は、イオン化可能ガス媒体を封入
したプラズマ放電チャネルを有する電極構体を含んでい
る。各チャネルの全長に亘って２本ずつ電極が設けられ
ている。２本の電極の一方がアノードとして機能し、他
方がカソードとして機能する。所定の電圧がアノード及
びカソード間に印加されると、チャネル内のガス媒体が
イオン化し、アノード及びカソード間に導電路が形成さ
れる。

【０００４】１４９特許に開示されているように、各チ
ャネルのアノード及びカソード電極は、チャネルの対向
する両端で夫々の駆動回路に接続されることが望まし
い。アノード及びカソードをこのように接続すると、ガ
スのイオン化状態においてアノード及びカソードの全長
に亘って電位差が略均一となる。この結果、ガスがイオ
ン化されたプラズマは、チャネル内に均一に分布するの
で、アドレス装置の動作が良好になる。

【０００５】また、この電極構体において、各放電チャ
ネルに対してイオン化ガス媒体を封入したり排気する通
路を設けることが望ましい。このような通路を形成する
有効な１つの方法は、電極構体に「プレナム（plenu
m）」と呼ばれる空洞領域部を形成することである。各
チャネルの一端は、このプレナムに開口しており、プレ
ナムは適当な入出力チャネル又はバルブに通じている。
このプレナムを介して、電極構体の製造中にチャネルか
ら空気を排気し、所望のイオン化可能ガス媒体を封入で
きるし、時にはイオン化ガス媒体を浄化したり、入れ換
えたりすることが容易に出来る。このプレナムの径は、
ガスを効率的に排気したり封入したりできる程度の大き
さであるが、チャネルの径はそれほど大きくできない。

【０００６】一般に、チャネルの長さは、各チャネルに
平行な方向のプレナムの寸法の１００倍〜２００倍程度
である。通常、各チャネルに垂直な方向のプレナムの幅
は、最も外側の２つのチャネル間の距離とプレナムの一
端のガス充填領域の幅との和に等しい。このガス充填領
域の幅は、約０．７６〜１．５ｍｍ程度である。電極構
体には、通常、数百〜数千のチャネルを設けるのが普通
であるから、チャネルに垂直な方向のプレナムの幅は、
チャネルの幅の数百倍〜数千倍の長さに達することにな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】チャネルの両端に夫々
電気回路が接続されるべきアノード及びカソード電極を
有する電極構体に上述のようなプレナムを設けると、電
極の中にはプレナムを横切るものも生じる。このような
電極構体では、プレナムを横切る電極のアノード及びカ
ソード間でプラズマ放電が発生することもある。

【０００８】代表的なアドレス装置では、各電極用のス
イッチを設けていない。このようなアドレス装置では、
アノードとして機能する電極は、常に継続的にグランド
電位であり、他方のカソードとして機能する電極は、電
気回路からプラズマ放電をオンにするための所定の電圧
を定期的に受ける時以外はグランド電位である。もし、
プラズマ放電がオン状態になる時にプレナム内の電極の
接続を切るスイッチを各電極に設けるならば、全ての電
極がプレナムを通過する構成にしても問題はない。しか
し、そのようなスイッチを多数設けると、大幅なコスト
上昇を招来することは明らかである。

【０００９】このようなスイッチを設けない場合、全て
の電極がプレナムを交差するように構成すると、カソー
ド電極がオン状態となり、放電が生じる。よって、プレ
ナム内で放電の発生を防止するには、プレナムを交差す
る電極は全てアノード（グランド）電極のみとすれば良
いことになる。

【００１０】しかし、プレナムと交差する電極を全てア
ノード電極のみにしても、更に２つの原因からプレナム
内でプラズマ放電が発生し得る。第１に、チャネル内の
アノード及びカソード間のプラズマ放電は、チャネルに
沿ってチャネルの外まで広がっていくからである。第２
に、オン状態となったカソードは、別のチャネルにある
アノード又はグランド状態のカソードとの間でもプラズ
マ放電を発生し得るからである。

【００１１】このように、プレナム内に波及したプラズ
マ放電により種々の問題が発生する。第１に、プレナム
内のプラズマ放電では、チャネル内のプラズマ放電と比
較して電極の単位長さ当たりの電流値が大きくなるとい
う問題が生じる。チャネル壁及びプレナム壁は、ガス・
イオンの消滅因子として機能し、イオンを捕捉したり、
中和したりしてプラズマ放電の強度を制限する。しか
し、チャネル内においては、チャネルに封入されている
ガスの体積に対するチャネル壁の表面の比率は、プレナ
ム内の体積に対するプレナム壁の比率よりも遥かに高
い。つまり、プレナム壁はプレナムの体積に比較して極
めて小さく、チャネル壁はチャネル体積に比較してそれ
ほど小さくない。よって、プレナム内のプラズマ放電に
よって電極間に極めて大きな電流が流れるので、チャネ
ル内でのプラズマ放電によるイオン化ガスがイオン状態
を十分に維持出来なくなる虞が生じる。チャネル内にお
けるガスのイオン化が不十分になるとアドレス装置の適
切な動作が妨げられる結果となる。

【００１２】第２に、プレナム内のプラズマ放電によっ
て生じる電流が十分に大きいと、プレナム内を交差して
いる電極が損傷する虞がある。アノードはアーク電流に
より損傷を受け、カソードはスパッタリング又はアーク
電流により損傷を受ける。電極の単位長当たりの設計電
流値より遥かに大きな電流が電極に流れた場合又は他の
電極の単位長の電流より遥かに大きな電流がその電極に
流れた場合に電極の大きな損傷が発生し得る。更に、プ
レナムの周辺シール部材が損傷を受けるかも知れない
し、又はその周辺シール部材を形成している材料が分解
してプレナム内に漏れ出し、イオン化可能ガス媒体を汚
染してイオン化ガスを劣化させる虞もある。

【００１３】第３に、プレナムのプラズマ放電により多
くのイオンが発生し、それらのイオンがオン状態ではな
い複数のチャネル内に拡散することもある。このような
イオンの拡散は、プラズマ装置の表示セルのメモリ状態
を制御する電荷を中和し、プラズマ・アドレス装置を誤
動作させることになる。

【００１４】よって、プラズマ・アドレス装置におい
て、チャネル内の所望のプラズマ放電を妨げることな
く、プレナム内の放電を低減又は消去する方法の実現が
待たれている。

【００１５】本発明の目的は、不都合なプラズマ放電を
除去できるプラズマ・アドレス装置を提供することであ
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ・アド
レス装置は、一主面上に沿って延び、重なり合わず、各
々が第１端部及び第２端部を有すると共にイオン可能な
ガス媒体を含む複数のチャネルが形成された基板と、複
数のチャネルの各々の中に長手方向に沿って設けられ、
各々が第１及び第２端部を有する第１及び第２チャネル
電極とを具え、これら第１及び第２チャネル電極の第１
及び第２端部が夫々チャネルの第１及び第２端部の側と
なる。また、本発明は、複数のチャネルの各々の第１及
び第２端部に隣接しチャネルと交差方向に設けられた第
１及び第２周辺シール部材を更に具え、第１周辺シール
部材を複数のチャネルの第１端部に隣接して配置し、第
２周辺シール部材を複数のチャネルの第２端部から離間
して配置して、複数のチャネル用のプレナムを形成す
る。そして、本発明は、複数の第１チャネル電極の各々
の第２端部をチャネルの第２端部から少なくと所定距離
だけ引き込ませて、アドレス装置の動作期間中、プレナ
ム内のプラズマ放電を低減又は消去する。よって、プレ
ナム内にプラズマ放電が発生することによる問題を低減
又は防止できる。

【００１７】また、本発明のプラズマ・アドレス装置
は、第１チャネル電極の第１端部側は、第１周辺シール
部材を越えて延長されている。よって、第１チャネル電
極の第２端部をチャネルの第２端部から引き込ませて
も、第１チャネル電極を容易に駆動回路に接続すること
ができる。

【００１８】さらに、本発明のプラズマ・アドレス装置
は、このアドレス装置の動作期間中に第１周辺シール部
材の近傍のプラズマ放電を低減又は消去するのに充分な
距離だけ、第２チャネル電極の第１端部を第１周辺シー
ル部材から引き込ませている。よって、第１周辺シール
部材の近傍におけるプラズマ放電を低減又は消去できる
ので、第１周辺シール部材の浸食を防止できる。

【００１９】

【実施例】本発明の実施例について詳細に説明する前
に、先ず、上述の１４９特許に記載された従来のプラズ
マ装置に関して図５〜図１０を参照して説明する。

【００２０】図５は、フラット・パネル表示装置１０の
構成を簡略に示す図である。この装置１０の表示パネル
１２は、表示面１４を有する。表示面１４は、所定の間
隔で矩形平面配列された蓄積エレメント又は表示エレメ
ント１６のパターンを含んでいる。この配列の各表示エ
レメント１６は、縦の列に沿って配列された薄くて細い
列電極１８と横方向の行に配列された細長いチャネル２
０との交差部分となる。各チャネル２０に含まれる表示
エレメント１６は表示データの１行を表す。

【００２１】列電極１８の幅とチャネル２０の幅は、保
護矩形の表示エレメント１６の大きさを決定する。列電
極１８は、非導電性の第１透明基板の主面上に配置さ
れ、チャネル２０は、非導電性の第２透明基板の主面上
に刻まれている。直視型又は投射型の反射表示装置の如
きシステムでは、何れか一方の基板が透明であればよい
ということが理解できよう。

【００２２】列電極１８は、データ・ドライバ２４の出
力増幅器２２から平行な出力導体２２′に印加されるデ
ータ駆動信号を受ける。チャネル２０は、データ・スト
ローブ発生器２８の出力増幅器２６の出力導体２６′か
ら供給されるパルス電圧であるデータ・ストローブ信号
を受ける。各チャネル２０には、基準電極３０が設けら
れ、各チャネル２０及びデータ・ストローブ発生器２８
に共通な基準電圧（グランド電位）が供給される。

【００２３】表示面１４の全体に画像を表示するため
に、表示装置１０は走査制御回路３２を有する。これは
データ・ドライバ２４とデータ・ストローブ発生器２８
との機能を制御し、表示パネル１２の表示エレメント１
６の全ての配列を順次アドレス指定する。表示パネル１
２には異なったタイプの電気光学材料を用いても良い。
例えば、入射光３３の偏光状態を変化させる材料を用い
る場合には、表示パネル１２は偏光フィルタ３４及び３
６の間に配置される。このフィルタ３４及び３６は、表
示パネル１２と協同してこれらを通過する光の強度を変
化させる。電気光学材料として光を散乱させる液晶セル
を用いれば、偏光フィルタ３４及び３６を必要としな
い。図示しないが、カラー・フィルタを表示パネル１２
内に配置させ、色の強度を制御可能にして多色画像を表
示しても良い。投射表示のためには、３個の個別の短所
ｋパネルを用いることにより、色を表示しても良い。各
パネル毎に１つの原色を制御することになる。

【００２４】図６から図９において、表示パネル１２に
設けられたアドレス手段は、ネマチック液晶の如き電気
光学材料層４４と、ガラス、雲母又はプラスチックの如
き薄い誘電体材料層４６とによって隔てられた略平行な
１対の電極構体４０及び４２を含んでいる。電極構体４
０はガラス製の誘電体基板４８を含み、この上に酸化イ
ンジウム・スズの列電極１８が内側側面５０上に蒸着に
より形成されている。これらは透明なストリップ・パタ
ーンを形成している。隣り合う列電極１８は間隔５２だ
け離間しており、この間隔により、行上の隣接する表示
エレメント１６間の水平間隔が決まる。

【００２５】電極構体４２はガラス製の誘電体基板５４
を有し、その内側面５６には断面形状が台形の複数のチ
ャネル（溝）２０が設けられている。チャネル２０の深
さ５８は、内側面５６から底部６０まで測定したもので
ある。チャネル２０の各々には、底部６０に沿って延び
た１対の細長いニッケル電極３０及び６２並びに底部６
０から内側面５６に向かって末広がりに延びる１対の側
壁６４がある。チャネル２０の基準電極３０には共通の
基準電圧が供給される。図示するように基準電圧は接地
（グランド）電位に固定されている。チャネル２０の電
極６２は、データ・ストローブ発生器２８の出力増幅器
２６に夫々接続されている。これら電極６２を以後、
「行電極」という。アドレス手段が確実に動作するよう
に、基準電極３０と行電極６２は図８に示すように、表
示パネル１２の対向する側部で基準電位とデータ・スト
ローブ発生器の出力端２６′に夫々接続されている。

【００２６】隣合うチャネル２０の隣合う側壁６４は上
端面５６で誘電体材料を支持する支持構体６６を構成し
ている。その隣のチャネル２０は各支持構体６６の上端
部の幅６８の分だけ離間している。この幅６８により、
列中の隣接する表示エレメント１６間の垂直離間距離が
決まる。列電極１８及びチャネル２０とが交差している
部分７０が図６及び図７で示すように表示エレメント１
６となる。図７は、表示エレメント１６の配列と、これ
らの水平距離及び垂直距離の構成を一層明瞭に示した図
である。

【００２７】列電極１８に印加される電圧の値に応じ
て、隣合う列電極１８を絶縁するための間隔５２が決ま
る。間隔５２は、列電極１８の幅よりも一般に遥かに小
さい。隣合うチャネル２０の隣合う側壁６４の傾きに応
じて、幅６８が決まる。幅６８は、チャネル２０の幅よ
りも一般に遥かに小さい。列電極１８の幅及びチャネル
２０の幅は、一般に同一であり、所望の画像解像度の関
数となる。これは、表示装置への応用条件によって決ま
る。間隔５２と幅６８とは、出来るだけ小さくした方が
良い。表示パネル１２の現在のモデルでは、チャネルの
深さ５８はチャネルの幅の約２分の１である。

【００２８】チャネル２０の各々は、イオン化可能ガス
が封入され、このガスとしては、ヘリウム・ガスが好適
である。誘電体材料層４６は、チャネル２０に封入され
たイオン化可能ガスと液晶材料層４４との間で、絶縁遮
断層として機能する。誘電体材料層４６がない場合は、
液晶材料がチャネルに流れ込んでしまったり、イオン化
可能ガスが液晶材料を汚染する等の問題が起こる。誘電
体材料層４６は、固体材料又は電気光学材料をカプセル
に封入した場合には、不要となろう。表示パネル１２の
動作における原則は、先ず、各表示エレメント１６は、
表示エレメントの一部分を構成する列電極１８に印加さ
れるアナログ・データ電圧のためのサンプリング・コン
デンサとして機能するととと、第２に、イオン化可能ガ
スはサンプリング・スイッチとして機能することであ
る。

【００２９】図１０は、表示装置１０の動作を説明する
ための等価回路図である。図１０において、表示パネル
１２の表示エレメント１６の各々は、キャパシタ・モデ
ル８０で表すことが出来る。これの上端部のプレート８
２は列電極１８を表している。また、これの底部のプレ
ート８６は誘電体材料層４６の自由表面８８（図６参
照）を表している。キャパシタ・モデル８０は、列電極
１８とチャネル２０の交差部分によって形成される容量
性液晶セルを表している。表示装置１０の動作説明は、
これらキャパシタ・モデル８０を用いて行う。

【００３０】基本的なアドレス方法に従うと、データ・
ドライバ２４は、最初の線（走査線：ライン）のデータ
を捕捉する。捕捉されたデータは、時間と共に変化する
アナログ・データ信号の電圧を所定時間間隔でサンプリ
ングした個々の値を表している。この時間間隔内の特定
の事象（イベント）におけるデータ信号の強度のサンプ
リングは、ストローブ・パルスを受ける行電極６２に対
応する列位置のキャパシタ・モデル８０に印加されるア
ナログ電圧の強度を表している。

【００３１】データ・ドライバ２４は、その出力増幅器
２２にアナログ電圧を発生し、列電極１８に印加する。
図１０において、データ・ドライバ２４の４つの代表的
な出力増幅器２２は、基準電極３０に対して、正極性の
アナログ電圧を、接続されている列電極１８の各々に印
加する。列電極１８に正電圧を印加することにより、誘
電体材料層４６の自由表面８８（図６）に、印加電圧と
実質的に等しい電圧を発生させる。このため、キャパシ
タ・モデル８０にかかる電圧には変化はなく、図１０図
中では、上端部プレート８２及び底部のプレート８６と
は、白い面で示している。

【００３２】この場合、チャネル２０の中にあるガス
は、イオン化していない状態であり、キャパシタ・モデ
ル８０のプレート８２と８６とに発生している電圧は、
チャネルの中の基準電極３０の電位に対して正である。
データ・ストローブ発生器２８がチャネル２０内の行電
極６２に負方向電圧パルスを供給すると、チャネル２０
内にあるガスはイオン状態（プラズマ）となる。ストロ
ーブ・パルスを受けているチャネルの行電極６２を図１
０では太線で示している。このような条件下では、接地
された基準電極３０とストローブされている行電極６２
はチャネル内のプラズマにとって夫々陽極及び陰極とし
て機能する。

【００３３】プラズマ内の電子は、キャパシタ・モデル
８０の底部のプレート８６に誘導された正の電荷を中和
する。ストローブされている行のキャパシタ・モデル８
０は、これに供給されるデータ電圧によって充電され
る。この状態は、図１０において、上端プレート８２を
白色無地で、底部プレート８６に斜線を付して示してい
る。キャパシタ・モデル８０に供給されたデータ電圧の
蓄積期間が過ぎると、データ・ストローブ発生器２８か
らチャネル２０の行電極に供給される負方向パルスが停
止するので、プラズマも消失する。

【００３４】行電極６２は、表示面１４の全体のアドレ
ス指定が完了し、データの画像フィールドがストアされ
るまで、同様の方法で順次ストローブされる。電圧は、
少なくとも画像フィールド期間中、ストローブされてい
る行のキャパシタ・モデル８０の夫々にストアされたま
ま維持される。この期間中は、キャパシタ・モデル８０
の上端プレート８２に印加されるデータ電圧の後続の変
化の影響を受けない。キャパシタ・モデル８０にストア
される電圧は、その後の画像フィールドの表示データ電
圧に応じて変化する。

【００３５】表示装置１０では画像フィールドがノンイ
ンタレース方式である場合は、その次の画像フィールド
において列電極１８に印加されるアナログ・データ電圧
が逆極性になる。一つの画像フィールドから次の画像フ
ィールドに移行する時、極性が正と負の間を往復するこ
とによって、長期的にみると、直流電圧成分は相殺され
て実質的にゼロとなる。これは、液晶材料を長期間にわ
たって使用するにためには特に重要なことである。この
液晶材料は、印加されるアナログ・データ電圧の実効値
に応じてグレイスケール（中間調）効果を発生する。こ
のため、作成された画像はアナログ・データ電圧の極性
交番変化によっては影響を受けない。表示装置１０で
は、画像フィールドがインタレース方式の場合、連続す
る画像フレーム間で各列電極１８に印加されるアナログ
・データ電圧は、極性が反対となるので長期的にみると
直流電圧成分が実質的にゼロになる。この場合、各画像
フレームは、２つの画像フィールドから成り、各画像フ
ィールドは、アドレス指定可能なライン数の半分のライ
ンで構成される。

【００３６】上述の説明で判るように、各チャネル２０
に封入されているイオン化可能ガスは、データ・ストロ
ーブ発生器２８から印加された電圧に応じて、２つの切
り換え状態の間で切り換わる電気スイッチ９０として機
能する。図１０において、開放位置にあるスイッチ９０
は、基準電極３０に接続されており、行電極６２に印加
されるストローブ・パルスによって駆動される。ストロ
ーブ・パルスが印加されないと、チャネル２０内のガス
はイオン化していない非プラズマ状態となり、非導通状
態となる。図１０に示すスイッチ９０が閉じた状態で
は、基準電極３０に接続しており、行電極６２にストロ
ーブ・パルスが印加され、チャネル２０内のガスがイオ
ン化される。この結果、導通状態となる。図１０では、
データ・ストローブ発生器２８の３個の出力増幅器の中
央のものがキャパシタ・モデル８０の行をストローブ
し、ここに表示データ電圧を印加して表示データをスト
アする。

【００３７】スイッチとして機能するためには、ガラス
製の電極構体４０の下のチャネル２０内に入っているイ
オン化可能ガスが誘電体材料層４６から基準電極３０ま
での導電路を提供する。ストローブ・パルスを受ける行
電極６２を有するチャネル２０の中のプラズマは、この
プラズマに接する液晶材料の部分を表すキャパシタ・モ
デル８０への接地導電路を提供している。これにより、
列電極１８に印加されたアナログ・データ電圧をキャパ
シタ・モデル８０がサンプリングできるようになる。プ
ラズマが消失すると、導電路も消失する。このため、表
示エレメントにサンプリングされたデータがそのまま保
持される。後続の画像フィールドの新しいラインのデー
タを表す電圧が電気光学材料層４４に生じるまで、電圧
は電気光学材料４４にストアされたまま保持される。上
述のアドレス装置とその技術は、各表示エレメント１６
に略１００％のデューティ・サイクルの信号を与えるこ
とができる。

【００３８】図１は、フラット表示パネルのようなプラ
ズマ・アドレス装置に使用された本発明の電極構体の第
１実施例４２’及び第２実施例４２”の共通の構成部分
を示す部分斜視図である。図２は、第１実施例４２’の
平面図であり、図４は、第２実施例４２”の平面図であ
る。図１は、図２の第１実施例４２’と図４の第２実施
例４２”との共通の構成を部分的に示している。図１、
図２及び図４において、参照番号に「’」及び「”」が
付されている外は、図５〜図１０の従来例に近似的に対
応する部品には同じ番号を付している。

【００３９】図２の電極構体４２’及び図４の電極構体
４２”は、ガラス製の誘電体基板５４を有する。基板５
４の上側部分のチャネル境界部分１００により複数のチ
ャネル２０’が分割形成される。各チャネル境界部分１
００は、２つの側壁６４’と上端面５６’を有する。こ
の上端面５６’は、図６、図８及び図９に示されるよう
に誘電体材料層４６の底面を支持する。各チャネルに
は、基準電極３０’（図２）又は３０”（図４）と行電
極６２’とが１本ずつ設けられる。チャネル境界部分１
００は、任意の方法で形成しても良く、例えば、チャネ
ルを基板５４上に刻み込んでも良いし、基板５４上にシ
ルクスクリーニングやホトパターニングを施してチャネ
ル境界部分１００を堆積成形しても良いし、化学的エッ
チング処理で成形しても良い。チャネル境界部分１０
０、基板５４及び誘電体材料層４６により、隣合うチャ
ネル２０’間でイオンのプラズマ放電が漏れたり電流が
漏れたりするのを防止している。

【００４０】基準電極３０’（図２）及び３０”（図
４）は、電気的にはアノードとして機能し、共通基準電
位（接地電位）に維持される。図１及び図２の行電極６
２’は、電気的にはカソードとして機能する。図１、図
２及び図４に示しているように、各チャネル境界部分１
００は、終端部１０２で切れている。各チャネル２０’
の底面６０’はチャネル境界部分１００の終端部１０２
でプレナム底面１０４につながる。ここで、プレナムと
はガスを抜いたり封入したりする開口部のことである。
図２で判るように、行電極６２’は、第１周辺シール部
材（密閉壁）１０６（図２）又は１０６’（図４）を通
過するか又はその下側を通過して電極構体内に入ってい
る。行電極６２’は、第１周辺シール部材１０６又は１
０６’の外側で駆動回路（図示せず）に接続される。基
準電極３０’は、第２周辺シール部材（密閉壁）１０８
の外側で電気回路（図示せず）に接続される。

【００４１】この電極構体４２’及び４２”において、
両端に２つの終端壁１１４があるが、図では一方のみを
示している。各終端壁１１４の側壁６４’の一部分６４
ａ’は、チャネル境界部分１００の端部１０２を超えて
延びている。プレナム１１８は、プレナム底面１０４、
誘電体層４６、チャネル境界部分１００の端部１０２及
び２つの終端壁１１４の側壁部分６４ａ’で囲まれた空
間で構成される。

【００４２】図２及び図４で良く示されているように、
各行電極６２’の端部１１０は、隣接するチャネル境界
部分１００の端部１０２から距離Ｄだけ離間して配置さ
れている。この距離Ｄは、以下に説明する目的の達成の
為に電極構体４２’の製造前に選択される。

【００４３】図１、図２及び図４は、何れも電極構体４
２’（図２）及び４２”（図４）の一部分のみの構成を
示している。これら電極構体４２’及び４２”には、数
百から数千個のチャネル２０’が形成され、各チャネル
の長さは、各チャネル境界部分１００の端部１０２と周
辺シール部材１０８との距離の１００〜２００倍程度に
達する。

【００４４】電極構体４２’又は４２”をアドレス装置
に使用する場合、イオン化可能ガス媒体を所定の圧力で
チャネル２０’及びプレナム１１８内に密封する。各行
電極６２’には、基準電極３０’に対する所定電圧且つ
所定波形のオン信号が供給され、アドレス動作が起動さ
れる。特定圧力のガス媒体の例は、上述の１４９特許の
図８及び関連説明部分に開示されている。

【００４５】距離Ｄは、あるチャネル内の行電極６２’
にオン信号が印加された時にそのチャネル内の基準電極
３０’との間でプラズマ放電が起こり、且つ後述するよ
うに、その発生した放電がプレナム１１８内を伝播して
いくような不都合が発生しないような距離に選択され
る。

【００４６】距離Ｄを選択することによって防止すべき
不都合とは、１つのチャネル２０’内の行電極６２’が
カソードとしてオン状態に付勢された時、他のチャネル
の基準電極３０’又は３０”との間又は他のチャネルの
オフ状態（接地電位）の行電極６２’との間における電
位差で放電状態が発生することである。このような不都
合な放電現象が発生すると、アドレス装置内でオン状態
の行電極６２’に対して不都合な導電路が生成され、適
当な動作が阻害される虞が生じる。

【００４７】フラット表示パネルの如き代表的なプラズ
マ・アドレス装置では、数百〜数千個のチャネルが設け
られ、各チャネル毎に基準電極３０’又は３０”及び行
電極６２’を設けている。このような装置において、各
チャネル内の基準電極３０’又は３０”を選択的に接地
電位から絶縁するようなスイッチを設けることは製造コ
ストが大幅に上昇するので望ましくない。そのようなコ
ストの上昇を避けるために、基準電極３０’又は３０”
は、常時接地電位源に固定的に接続するのが普通であ
る。このような例は、１４９特許の図１１Ａに示されて
いる。あるいは、基準電極３０’又は３０”を複数のグ
ループに分割し、各グループ毎に複数の異なるドライバ
に接続し、これらのドライバを別々にスイッチ制御する
ようにしても良い。このような例は、上述の１４９特許
の図１１Ｂの実施例に示されている。

【００４８】上述の何れの構成の場合でも、ストローブ
・パルスが供給されてオン状態となった行電極６２’か
ら放電ガス媒体を介して隣のチャネル等の種々の接地電
位源へ導電路が形成されるという不都合が発生してしま
う。このような不都合な導電路の形成を阻止する為に各
行電極と接地電位源とを電気的に絶縁するように構成す
るのは、上述のようにコストが大幅に上昇するので望ま
しくない。よって、通常のアドレス装置においては、各
行電極は、オフ状態の時には接地電位源に接続されるよ
うな構成となっている。

【００４９】１つの行電極６２’がオン状態になった
時、異なるチャネル内の行電極や基準電極等（以下、不
適電極という）の接地電位源へのプラズマ放電による導
電路が形成されると、種々の不都合な影響が生じる。

【００５０】第１に、アドレス装置が適切に動作しなく
なる。不適電極とのプラズマ放電により、１つ又は２以
上の表示エレメント１６から不適電極に電流が流れて蓄
積電荷が消失するという不都合が生じることがある。特
に、プレナム１１８に最も近い表示エレメント１６にお
いて発生し易く、この現象は、不適電極を介してチャネ
ル２０のカバー等と表示エレメント１６との間で電荷の
流れが生じることに起因している。このような不適切な
電荷の消失は、図１０の従来例のキャパシタ・モデルで
は、スイッチ９０が誤って閉じた場合に対応する。不適
電極とのプラズマ放電が発生すると、そのチャネル２
０’の一部分の表示エレメントがそのチャネルの正規の
プラズマ放電により適切にアクセス出来なくなる原因と
なる。図１０の従来例のキャパシタ・モデルでは、この
ような不適切なアクセスは、閉じるべきスイッチ９０が
閉じない場合に相当する。

【００５１】第２に、不都合なプラズマ放電がプレナム
１１８の中に波及していく。プレナム１１８の中のガス
媒体は、チャネル２０’内のガス媒体よりも大電流を流
し得る。この理由は、チャネル２０’の容積に対するチ
ャネル壁の面積の比に比較して、プレナム１１８の容積
に対するプレナム壁の面積の比がかけ離れて小さいから
である。このような大電流は、アーク放電等によりカソ
ードやアノードを損傷し得る。また、大電流により第２
周辺シール部材１０８を損傷し、電極構体の誤動作を招
来することもある。周辺シール部材１０８を構成してい
る材料がイオン衝撃により分解し、イオン化可能ガス媒
体を汚染するかも知れない。周辺シール部材１０８が侵
食されると、境界障壁が破れ、空気が侵入したり、イオ
ン化可能ガス媒体が漏れたりする原因となる。

【００５２】距離Ｄを選択することにより防止すべき他
の不都合は、同一チャネル内の行電極６２’と基準電極
３０’又は３０”との適切な放電状態がプレナム１１８
の中に侵出していくことである。このようなプラズマ放
電の侵出が発生すると、上述の理由により大電流が流
れ、行電極や基準電極を損傷したり、第２周辺シール部
材１０８を損傷したりする。このような不都合は、各基
準電極や行電極毎にドライブ回路やスイッチを設けて制
御したとしても発生し得るものである。

【００５３】この距離Ｄを決定する方法は、当業者には
周知のパッシェン（Paschen）曲線を参照することによ
り、説明できる。

【００５４】パッシェン曲線は、イオン化可能ガス媒体
の圧力とアノード・カソード間距離との積と、ガス媒体
をイオン化する際のアノード・カソード間電圧との関係
を表すものである。図３は、パッシェン曲線の例を示
すグラフである。このグラフでは、ネオン等のガスのパ
ッシェン曲線を示しているが、本発明に好適なガス媒体
であるヘリウムの曲線と定性的には同等のものである。
パッシェン曲線は略Ｕ字形であるが、電極の構造や材
料、イオン化可能ガス媒体の種類等によって変化する。
よって、図３のパッシェン曲線は、電極構体４２’又は
４２”において、ガス圧力ｐとアノード・カソード間距
離ｚとの積に対する放電（火花）電圧の変化を定性的に
表したものであり、実施例の距離Ｄを選択する為の原理
を説明するために使用するものであることに留意された
い。

【００５５】上述のように、本実施例ではガス媒体とし
てヘリウムが好適である。ここで、図３の曲線がヘリウ
ムの場合の曲線と同一であると仮定すると、ヘリウムの
圧力とアノード・カソード間距離（行電極６２’と基準
電極３０’又は３０”との距離）との積ｐｚは、図３の
グラフの水平軸上で約１０程度であり、領域１２０の中
に入っている。

【００５６】行電極６２’からプレナム１１８内への放
電の侵出する不都合を防止するためには、ガス圧力と距
離Ｄとの積が、電極の構造に基づくパッシェン曲線の領
域より十分に高い領域になるように距離Ｄを選択するこ
とにより不都合な放電を防止し得る。

【００５７】図３は、そのような距離Ｄを選択した場合
を想定した領域１２２を示している。電極構体４２’又
は４２”のプレナム１１８内の放電を除去するように距
離Ｄを選択するには、特定の電極構体４２’又は４２”
についてのパッシェン曲線、行電極及び基準電極間の最
高電圧が駆動回路によりどの程度まで一定に維持される
か、及び特定の駆動信号波形を使用した時の実際の動作
状態等を考慮することが重要である。実際の電極構体４
２’又は４２”では、アノード・カソード間で所望の放
電を発生するためのパッシェン曲線上の動作領域は、パ
ッシェン曲線の最小電圧値の右側の領域（すなわち、図
３の領域１２０）にあるのが普通である。

【００５８】図３を参照し、この距離Ｄを決定するため
の一般的な原理を仮想的に説明することができる。駆動
電圧を発生する回路が５００ボルトの電圧を発生するこ
とはまず起こらないとすれば、５００Ｖの電圧に対応し
ている図３の領域１２２の状態にシステムの動作中に達
することは殆ど起こり得ない。この領域１２２における
ガス圧力とアノード・カソード間距離との積は、領域１
２０における積よりも大きな値となっている。

【００５９】図１、図２及び図４において、上述の仮想
的な例を考慮すると、実施例の電極構体４２’又は４
２”においてガスの圧力は領域１２０及び領域１２２の
何れにおいても同一である。よって、行電極６２’の端
部１１０とチャネル２０’の端部との間の距離（チャネ
ルの長手方向に測定した距離）は、基準電極３０’又は
３０”と行電極６２’との間の距離よりもかなり長くす
べきである。

【００６０】上述のように、図２の電極構体４２’又は
図４の電極構体４２”のような現実の電極構体における
パッシェン曲線は、図３のパッシェン曲線とは通常は異
なっている。従って、上述の仮想的な例を現実の電極構
体に直接適用するのは普通でないが、上述の例は距離Ｄ
を選択する為の一般的原理を説明している。

【００６１】更に、上述のように、パッシェン曲線はイ
オン化可能ガスと電極の放電との関係を表している。経
験的事実によれば、電極の放電におけるパッシェン曲線
の関係は、一般的、定性的な意味を除き、電極間の放電
が開始された後でイオン化可能ガスのプラズマ放電が拡
散していくことを表してはいない。従って、チャネル２
０’内のプラズマ放電がプレナム１１８内や不適電極へ
と拡散していくのを防止する為には、行電極６２’の終
端部とチャネル境界部分の終端部１０２との間の距離Ｄ
をパッシェン曲線の解析によって予想される長さより長
くしなければならない。

【００６２】一例として、イオン化可能ガスとして好適
なヘリウムを使用した電極構体において、距離Ｄは、表
示エレメントの幅（チャネルに平行な方向に測定）の少
なくとも５倍、出来れば１０倍以上の長さにすべきであ
る。表示エレメント１６の幅は、チャネルのピッチＳと
同程度であるので、距離ＤはチャネルのピッチＳの１０
倍程度とすべきである。チャネルのピッチＳは、チャネ
ルの長手方向に垂直な方向にチャネルの一点から隣のチ
ャネルの対応点までの距離を測定した平均値である。行
電極と基準電極との間の離間距離は、チャネルのピッチ
Ｓよりも当然に短い。よって、距離Ｄは、チャネルのピ
ッチＳに対してよりも、行電極・基準電極間距離に対し
ての方が高い倍数となる。この距離Ｄの適当な値は、電
極構体の構造及び材料（行電極及び基準電極の構造及び
材料）、使用するイオン化可能ガスの種類や圧力、及び
駆動信号の波形等によって決まる。

【００６３】距離Ｄは、プレナム１１８に達するイオン
がなくなり、プラズマ放電が全くなくなる程度まで長く
設定する必要はない。この距離Ｄの長さは、電極の劣化
が許容値を超える程の放電がプレナム１１８内に達しな
いこと、第２周辺シール部材１０８の劣化が許容値を超
える程に放電が拡散しないこと、放電のイオンによって
表示エレメントの状態が意図に反して変化しないこと、
及び図１０のキャパシタ・モデルの電気スイッチとして
の所望の動作に十分な放電が発生することという４つの
条件を満たす程度にすれば十分である。

【００６４】この距離Ｄは十分な長さに選択し、プレナ
ム１１８内のガス媒体がチャネル内のガス媒体ほどプラ
ズマ化し易くならないようにすべきである。勿論、この
距離Ｄを長くすればするほど、チャネル２０’の放電か
らプレナム１１８に達するイオンの数が少なくなる。プ
レナム１１８内に達するイオンの数が少なくなるほど、
電極の損傷の虞が少なくなり、第２周辺シール部材１０
８の劣化の虞も少なくなり、更に、イオンがアドレス装
置の適当な動作を阻害する虞も少なくなり、チャネル内
の放電が不十分で所望のスイッチ動作が不能となる虞も
少なくなる。

【００６５】この距離Ｄの好適値は、特定の電極構体４
２’又は４２”、特定の電気駆動信号、使用するイオン
化可能ガスの種類と圧力について実験をすることにより
最も良く確認することができる。この距離Ｄは、製造上
及び動作上の不可避的なばらつきがあったとしても、不
都合な放電現象を余裕をもって防止できる程度の長さに
選択する必要がある。

【００６６】この距離Ｄを上述のように選択すると、ア
ノード及びカソードの劣化や周辺シール部材の劣化等が
格段に低減する。

【００６７】図２において、各基準電極３０’の端部１
１２が電極構体４２’の第１周辺シール部材１０６から
距離Ｅだけ離間している。この距離Ｅも、上述の距離Ｄ
を選択するのと同様の原理に従って選択され、第１周辺
シール部材１０６の近傍のイオン化可能ガスのプラズマ
放電の発生が低減される。第１周辺シール部材１０６の
近傍のチャネル内のガスの放電が多すぎると、第１周辺
シール部材１０６を形成している材料が分解して侵食さ
れることがある。このような侵食があると、イオン化可
能ガス媒体が汚染され、アドレス装置の適正動作が不能
となる。

【００６８】第１周辺シール部材１０６の侵食が進む
と、電極構体４２’内に適切にイオン化可能ガス媒体を
封入（シール）しておくことが出来なくなり、ガスが漏
れて適正動作が出来なくなるので、周辺シール部材１０
６を交換しなければならなくなる。周辺シール部材１０
６にこのような不都合な作用を及ぼす放電は望ましくな
い。第１周辺シール部材１０６の近傍の放電がどの程度
まで許容できるかは、周辺シール部材１０６の耐久性、
周辺シール部材１０６の分解によりイオン化可能ガス媒
体が汚染される程度、電極構体４２’の必要な寿命等に
依存している。当業者は、適切な距離Ｅを実験により選
択することにより、本発明の目的を容易に達成し得る。

【００６９】この距離Ｅは、プラズマ放電の発生をなく
し、第１周辺シール部材１０６に達するイオンを完全に
除去する程までの長さに選択する必要はない。上述の不
都合な効果を発生させない程度の長さに距離Ｅを選択す
れば十分である。

【００７０】第１実施例である電極構体４２’では、ガ
ス媒体としてヘリウムを用い、その圧力を約２００ｍｂ
ａｒにしている。チャネル２０’の長さは約１２７ｍ
ｍ、ピッチは約０．３８ｍｍである。誘電体層４６と基
板５４との間のチャネル２０’の高さは約０．１５ｍｍ
であり、各チャネルの幅は約０．３５ｍｍである。この
チャネル２０’内の行電極と基準電極との間の離間距離
は約０．１０ｍｍである。行電極及び基準電極の材料は
アルミニウムである。プレナム１１８のチャネル２０’
に平行な長さは約０．７６ｍｍであり、チャネル２０’
に垂直な方向の長さは約１３２ｍｍである。基板５４と
誘電体層４６との間のプレナム１１８の高さは約０．１
５ｍｍである。距離Ｄは約５ｍｍで、距離Ｅも約５ｍｍ
である。基準電極３０’は接地電位源に直接接続されて
いる。行電極６２’の電圧の最大値は約３７５Ｖ（絶対
値）であり、行電極６２’と基準電極３０’との間の電
流の最大値は約４０ｍＡである。

【００７１】図４は、本発明の第２実施例の電極構体４
２”の構成を示す平面図である。この第２実施例の特徴
は、基準電極３０”の一端１１２’が第１周辺シール部
材１０６’の中に埋設されていることである。その他の
構成は、第１実施例の電極構体４２’と全く同一であ
る。

【００７２】この電極構体４２”では、基準電極３０”
の一端１１２’とイオン化可能ガス媒体との接触を排除
することにより、第１周辺シール部材１０６’の侵食を
低減している。一般に、電極の端部では、電極の中央部
分よりも電界の集中が起こるので放電ガスとの相互作用
が顕著になる傾向がある。よって、電極３０”の端部１
１２’を第１周辺シール部材１０６’の中に埋設するこ
とにより、電極端部の影響を排除し、第１周辺シール部
材１０６’の近傍におけるプラズマ放電の強さを低減し
ているのである。これにより、周辺シール部材１０６’
の侵食又は分解に起因するガス媒体の汚染の虞がなくな
り、電極構体４２”の有効寿命が延びるので修理の頻度
は格段に減少する。上述の第１実施例の電極構体４２’
の各部品の寸法は、距離Ｅを除いて全て電極構体４２”
の場合にも適用し得る。

【００７３】以上本発明の好適実施例について説明した
が、本発明はここに説明した実施例のみに限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱することなく必要に応
じて種々の変形及び変更を実施し得ることは当業者には
明らかである。

【００７４】

【発明の効果】本発明のプラズマ・アドレス装置は、第
１周辺シール部材を複数のチャネルの第１端部に隣接し
て配置し、第２周辺シール部材を複数のチャネルの第２
端部から離間して複数のチャネル用のプレナムを形成
し、複数の第１チャネル電極の各々の第２端部をチャネ
ルの第２端部から少なくと所定距離だけ引き込ませて配
置している。よって、アドレス装置の動作期間中のプラ
ズマ放電を低減又は消去でき、そのチャネルの外部で不
都合な放電現象が発生するのを防止することができる。
また、第１チャネル電極の第１端部側は、第１周辺シー
ル部材を越えて延長されているので、第１チャネル電極
の第２端部をチャネルの第２端部から引き込ませても、
第１チャネル電極を容易に駆動回路に接続することがで
きる。さらに、アドレス装置の動作期間中に第１周辺シ
ール部材の近傍のプラズマ放電を低減又は消去するのに
充分な距離だけ、第２チャネル電極の第１端部を第１周
辺シール部材から引き込ませているため、第１周辺シー
ル部材の近傍におけるプラズマ放電を低減又は消去でき
るので、第１周辺シール部材の浸食を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の一部分の構成を示す斜視図
である。

【図２】本発明の一実施例の一部分の構成を示す平面図
である。

【図３】本発明の実施例の動作を説明するためのパッシ
ェン曲線を示すグラフである。

【図４】本発明の他の実施例の一部分の構成を示す平面
図である。

【図５】従来のプラズマ・アドレス装置の一応用例であ
るフラット表示パネルの構成を示すブロック図である。

【図６】図５の装置の一部分の構成を示す分解斜視図で
ある。

【図７】図５の装置の一部分の構成を示す部分分解平面
図である。

【図８】図５の装置の一部分の構成を示す部分断面図で
ある。

【図９】図５の装置の一部分の構成を示す部分断面図で
ある。

【図１０】図５の装置の機能を説明するための等価回路
のモデルを示す斜視図である。

【符号の説明】

５４基板２０チャネル３０基準電極（第２チャネル電極）６２行電極（第１チャネル電極）１０６第１周辺シール部材１０８第２周辺シール部材

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一主面上に沿って延び、重なり合わず、
各々が第１端部及び第２端部を有すると共にイオン可能
なガス媒体を含む複数のチャネルが形成された基板と、上記複数のチャネルの各々の中に長手方向に沿って設け
られ、各々が第１及び第２端部を有する第１及び第２チ
ャネル電極とを具え、該第１及び第２チャネル電極の上記第１及び第２端部が
夫々上記チャネルの上記第１及び第２端部の側であるプ
ラズマ・アドレス装置において、上記複数のチャネルの各々の上記第１及び第２端部に隣
接し上記チャネルと交差方向に設けられた第１及び第２
周辺シール部材を更に具え、上記第１周辺シール部材を上記複数のチャネルの上記第
１端部に隣接して配置し、上記第２周辺シール部材を上記複数のチャネルの上記第
２端部から離間して配置して、上記複数のチャネル用の
プレナムを形成し、上記複数の第１チャネル電極の各々の上記第２端部を上
記チャネルの上記第２端部から少なくと所定距離だけ引
き込ませて、上記アドレス装置の動作期間中、上記プレ
ナム内のプラズマ放電を低減又は消去することを特徴と
するプラズマ・アドレス装置。
【請求項２】上記第１チャネル電極の上記第１端部側
は、上記第１周辺シール部材を越えて延長されているこ
とを特徴とする請求項１記載のプラズマ・アドレス装
置。
【請求項３】上記アドレス装置の動作期間中に上記第
１周辺シール部材の近傍のプラズマ放電を低減又は消去
するのに充分な距離だけ、上記第２チャネル電極の上記
第１端部を上記第１周辺シール部材から引き込ませたこ
とを特徴とする請求項１記載のプラズマ・アドレス装
置。