JP2829010B2 - ガス放電パネル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、文字・数字または映像信号をアナログ信号
からデイジタル信号に変換して表示するガス放電パネル
装置に関する。

〔従来の技術〕

従来のラインアクセスの方法で、前置パネルに関して
は特開昭62-121494号公報（特願昭60-261104号）で補助
放電を起こすためのパルスとして述べられている。しか
もこの駆動方法は２電極パネルについて限定しており、
３電極以上の多電極パネルについては何も言及されてい
ない。また、３電極パネルの駆動方法は、ソサエテイー
フオー インフオーメーシヨン デイスプレイ ダイ
ジエスト オブ テクニカル ペーパーズ（1984年，第
91頁から第94頁（Soc.Information Display,Digest of
Technical Papers（1984）,pp.91-94）において論じら
れているが、第１電極（陰極）の前置パルスについて何
も述べられていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上の従来技術では、ガス放電パルスの寿命に関して
は何も言及されていない。

パネルの寿命時間は、長時間放電によるカソード材料
のスパツタから生ずる放電特性の劣化が一つの要因とな
つて決まる。これを３電極ガス放電パネルを例として第
２図から第５図までを用いて説明する。

第２図は３電極ガス放電パネルの一つのセル構造の断
面図の一例である。110で示す第１電極（陰極）は印刷
された抵抗を介してBa又はNiLaB₆等の材料で形成されて
いる。120に示す第２電極（補助陽極）、130に示す第３
電極（陽極）が第２図に示すように配置される。第１電
極（陰極）110と第３電極（陽極）130との間で放電（表
示放電）が生じると、放電空間150内のガス（XeまたはN
e-Xe,He-Xe等の混合ガス）から紫外線が発生し、このＸ
線により蛍光体140から可視光を発光させて表示が行わ
れる。第２電極（補助陽極）120と第１電極110との間に
は補助放電が形成される。該補助放電は、表示放電を制
御する役目をする。

これらの表示放電及び補助放電が長時間行われると、
陰極材料がスパツタし、第２図160に示すように、陰極
近傍のセルの壁面にスパツタ膜が形成される。

このスパツタ膜が放電特性に及ぼす影響を第３図から
第５図を用いて説明する。

第３図はマトリクス形ガス放電パネル250の各電極の
配線の例を示す図である。第１電極（陰極）110と第３
電極（陽極）130とが横方向に配線され、第２電極（補
助陽極）120が縦方向に配線され、第１電極と第３電極
との交点がセル240を形成する。このセルの断面図の１
例は第２図に示した通りである。

次にこれらの電極に印加する駆動波形を用いて放電の
動作を第４図を使つて説明する。第４図では、第１電極
に印加する駆動波形310,第２電極に印加する駆動波形32
0,第３電極に印加する駆動波形330を示している。上
記、第１電極に印加するパルス310を、マトリクスパネ
ル内１ラインをアドレスするためのパルス、すなわちラ
インアクセスパルスと称する。該ラインアクセスパルス
310のパルス幅を第４図ではマトリクスパネル内１ライ
ンをアドレスするために割り当てられたラインアクセス
時間と等しくとつている。

次に、各電極間の放電状態を、第４図で示す期間、I,
II,IIIに対応して説明する。

第１電極にパルス310が印加されると、期間Ｉで、第
１電極と第２電極の間で放電が生ずる。これを補助放電
と呼ぶ。この放電の径路は、第２図に示すように、パネ
ルの前面から見て隠れたセル構造とされ、かつこの経路
の側壁には蛍光体が塗布されていないため、表示画質へ
の影響は少ない。

次に、第２電極にパルスが印加される第４図のIIの期
間では、第１電極と第２電極の間の電位差が小さくなる
ため、第１電極と第２電極との間の放電は止まる。しか
し、あらかじめＩの期間で予備的な放電（種火放電と呼
ぶ）が行われていたため、IIの期間では、第１電極の近
傍に空間電荷が多数存在することから、放電が第１電極
と第３電極との間で生ずる。このように、放電が第２電
極から第３電極に転移することを、ここではスイツチン
グと呼ぶ。スイツチングが行われると第１電極と第３電
極との間に放電空間に荷電粒子が多数存在することにな
る。

次にIIIの期間では第３電極にパルス幅の狭いパルス3
30-1がまず印加されるが、上記放電空間にはスイツチン
グにより多数の荷電粒子が存在するために、このパルス
によつても第１電極と第３電極の間でパルス的な放電が
生じる。このパルス的な放電によつてさらに荷電粒子が
生じ、次のパルス330-2も放電する。このようにIIIの期
間では、パルスが連続的に印加されている間、または、
このパルス放電を止めるように新たな電位が第１電極に
印加されるまで続く。これをパルスメモリと称する。こ
のパルス放電によつて第２図の蛍光体140を励起して表
示発光が行われる。

表示発光をさせない場合は、第４図中第２電極のパル
ス320を取り除く。その時、スイツチングが行われず、
第１電極と第２電極の間で放電が生じないために、この
径路に荷電粒子が少なく、したがつて第３電極のパルス
330-1,330-2は放電せず、蛍光体を励起することもな
い。

従つて、第２電極のパルス320は第１電極と第３電極
の間の放電を制御する役目を果たし、このパルスの有無
によつて表示を任意に制御することができる。

さて、次に第２図160に示すスパツタ膜が以上述べた
放電機構にどのように影響するかを第５図を用いて説明
する。第５図（ａ）のパルス310は第４図で示した第１
電極の印加パルスを示し、第５図（ｂ）の420,430,440
は第１電極に流れ込む補助放電電流を示したものであ
る。

前記第２図のスパツタ膜160が存在しないか、もしく
は少ない場合は、第５図420の電流波形に示すように第
１電極のパルス印加後の放電の立ち上がりは速い。しか
し、スパツタ膜が次第に厚くなるにつれて430及び440に
示すように電流の立ち上がりが遅れ、放電が充分に成長
しないうちに第２電極のパルスが印加されるようにな
る。つまり、前で説明した種火放電が充分でなくなるた
め、それに荷電粒子の生成が不充分となり、スイツチン
グに誤動作を生じるようになる。

これを防止するには、第１電極に印加するパルス電圧
を大きくすればよいが、こうすると駆動回路の負荷が大
きくなり、またスパツタ量も増えてしまうという欠点が
ある。

パルス電圧320が印加される時点で補助放電電流が十
分成長しているようにするには、第１電極のパルス幅を
広げてもよいが、しかしたとえばテレビ表示を行う場
合、その表示階調数が定まれば、第１電極印加パルスの
最大幅も定まるので、この方法には限界がある。

本発明は補助放電電流の立ち上がりを速め、誤動作な
くスイツチングを行なわせることのできる、新たなが可
能なガス放電パネル装置を提供することを目的としてな
されたものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、第１陰極のラインアクセスのパルス（第
４図310あるいは第５図310）を印加するに先立ち、パル
ス的な予備放電を生ぜしめる前置パルス、またはバイア
スを付加した前置パルスを印加することが可能な前置パ
ルス印加手段を設けることにより達成できる。ただし、
この場合、ラインアクセス時以外でもスイツチングが生
じてしまうという誤動作を防止するため、上記第１電極
の前置パルスは第２電極のパルスと重ならないようにす
る必要がある。

〔作用〕

本発明の原理を第１図，第６図，第７図を用いて説明
する。

第１図は本発明による第１電極の駆動波形である。図
中、ラインアクセス時間をΔで示してある。このΔの値
は、たとえばNTSC方式のテレビ信号をｎビット階調で表
示する場合は、Δ＝H/nであらわすことができる。ここ
にＨは、１水平走査期間（〜63.5μｓ）である。ライン
アクセスパルス310の幅は、第１図，第４図ではΔに等
しくしてあるが、Δより狭くてもかまわない。ラインア
クセスのパルス310の時間的に前にパルス幅の狭い前置
パルス510が３つ印加された場合の電圧波形（ａ）と電
流波形（ｂ）を示した。電流波形530は前置パルスによ
る第１電極と第２電極の間で生じる放電の電流である。
最初の前置パルスの電流は少ないが、２番目,3番目で次
第に放電が成長し、ラインアクセスのパルス310では充
分な速さで電流の立ち上がりがみられる。しかし、スパ
ツタ量が多い時に、前置パルスによる空間電荷のみでは
充分な電流立ち上がりが見られない場合も生ずる。

そこで、第６図（ａ），（ｂ）に示すように、前置パ
ルス510にバイアス620を付加した場合、第６図（ｂ）の
電流波形が示すように、このバイアス部分でも放電が維
持される自続放電650が生じる。この場合、自続放電か
らラインアクセスの放電530に移ることになり、放電が
止まることがないので電流の立ち上がり530はスパツタ
量に関係なく速く立ち上がることが実験から確認されて
いる。

このように、第１電極に前置パルス、又はバイアス付
き前置パルスを用いると、ラインアクセス時の電流立ち
上がりが速くなるが、この前置パルスによつて、他のラ
インのラインアクセス時間でスイツチングしてしまうと
表示に誤動作を生ずる。

このため、第７図に示すように、第１電極の前置パル
スは第２電極のパルスと重なつてはならない。第７図に
は、例えば第２電極のパルスが偶数番目の電極と奇数番
目の電極で位相がずれている場合の、それぞれのパルス
電圧320および321を示す。この場合、第１電極と第２電
極とがマトリクス的に交差した構成（第３図）をしてい
るため、上記両方のパルス320および321に第１電極の前
置パルス510が重ならないようにしたものである。

例えば通常のテレビ放送をガス放電パルスで８ビツト
階調（256階調）で表示した場合、ラインアクセス時間
は約８μｓ、第２電極のパルス幅を２μｓ程度とした場
合、電圧の立上がり、又は立ち下がり時間を考慮して第
１電極の前置パルスのパルス幅は２μｓ程度にすること
ができ、実験からスイツチング誤動作が既に発生してい
る放電セルでも前置パルスが５個程度で、充分な電流の
立ち上がりが得られるという結果を得ている。

この前置パルスによる放電は、第１電極と第２電極の
間で生じるため、表示放電空間に放電がなく、表示の輝
度が前置パルスの有無によつて変わることはない。また
前置パルスの振幅値をラインアクセスパルスと同じにす
ると電源を共通にできて便利であるが、前置パルスのパ
ルス幅がラインアクセスパルスよりも狭いので放電しに
くくなるという特徴があり、そのため前置パルスの振幅
値をラインアクセスパルスよりも大きくしても良い。

ここで、本発明を実施する場合、前置パルスが存在す
ると放電時間がそれだけ長くなつてしまうため、陰極が
スパツタして放電特性が劣化したときにはじめて前置パ
ルスを付加するのが望ましい。

そのための手段として第５図の陰極パルスの電流の立
ち上がり420,430,440を検出し、立ち上がり時間が遅く
なつたときに自動的に前置パルスを付加する手段を設け
ることもできる。また、あらかじめ、放電時間（パルス
使用時間）によつてこの電流の立ち上がり遅れが判別で
きる場合には、タイマー等によつて前置パルスの個数を
制御させることもできる。また、これらの制御は前置パ
ルスの個数のみでなく前置パルスの振幅値及びパルス幅
等も制御することもできる。

また、第１電極の陰極パルス310の電流立ち上がり
は、その１つ前の陰極パルス310から経過時間が長いほ
ど遅れるので、前置パルスの個数を多くして遅れを少な
くする。このように、陰極パルス310同士の時間間隔に
よつて前置パルスの個数を変えることができる。

ところで、第１電極（陰極）に前置パルス510を付加
すると、パルス数が多くなり、このためパネルの浮遊容
量を充・放電する電力が増すという問題が生じる。しか
し、通常のテレビ表示時では、ラインアクセスの回数が
非常に少ないため、前置パネルを付加しても15W程度の
増加しかならないという試算例もある。

また、前述の如く放電時間が増加するため、放電の電
力が増大するということも生じる。これは、パネルメモ
リ型ガス放電パネルで、全体の放電時間の５割増し程度
にもなるという例もあるが、第１電極の陰極に付随する
抵抗を増大する等、補助放電の電流を減らして電力を減
少するという対策も有効である。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第８図から第12図までを用
いて説明する。

従来、第１電極のパルスはOVと−V_KBの電位の間の２
値のパルス（第５図）であるので、前置パルスを付加し
てもバイアスがない場合は従来と同じ駆動回路で動作さ
せることができる。この場合、その入力信号に前置パル
スを付加するだけである。

第８図はコンプリメンタリ構成の駆動回路の一例を示
したものである。ｐ形トランジスタ850とｎ形トランジ
スタ860とを図のように接続する。そのｐ形及びｎ形の
入力パルスとして従来のラインアクセス入力パルス820
の前にパルス幅の狭い前置入力パルス810を付加する
と、出力波形は830の前置パルスと840のラインアクセス
パルスが出力する。

第９図はバイアス付き前置パルスの駆動回路の一例を
示す図である。ｐ形トランジスタ910,930,n形トランジ
スタ940及びダイオード960がコンプリメンタリ的に接続
されている。各トランジスタの入力波形，，が同
図に示されている。また、出力波形をに示す。

トランジスタ930は出力波形が−V_KBから−V_KEに電圧
上昇する時に電流を供給し、−V_KBにホールドするため
のスイツチ素子である。トランジスタ910は、−V_KBから
OVに電位を上昇させる時に電流を供給し、OVにホールド
するためのスイツチング素子である。トランジスタ940
は、出力波形をOVから−V_KBに下げる時、及び−V_KEから
−V_KBに電位を下げる時に電流を吸い込み、−V_KBに電位
をホールドするためのスイツチ素子である。

第10図は陰極パルスの電流の立ち上がりを検出して前
置パルスの個数を制御する回路ブロツク図である。図中
1000はガス放電セルを示し、1010は第３電極ドライバ、
1020は第２電極ドライバ、1080は第１電極ドライバを示
す。第１電極の放電電流により抵抗1090の両端には電位
差が生じる。1030は差動増幅器である。放電電流の所定
の時間の値を観測するためサンプリング回路1040でサン
プリングし、比較器1050で参照電圧と比較し、ある電圧
レベルよりもサンプリング電圧が低ければ電流立ち上が
りが遅いものとしてスイツチ回路1060で前置パルスを付
加するようにROM1070内データを選択をする。

このROM1070出力は第１電極ドライバ1080に接続さ
れ、前置パルス付き陰極パルスを発生する。

第11図はガス放電パネルの放電時間（使用時間）をタ
イマー1100で観測し、その信号をもとに前置パルスの個
数を変えるものである。第11図の回路構成は第10図とほ
ぼ同じであるが、放電電流検出回路はタイマー1100に置
きかわつている。

第12図は、検出回路1210で、陰極パルスの電流立ち上
がり、または放電時間を検出し、その信号によつて前置
パルスのパルス幅を制御する回路図である。1070は前置
パルスの信号を発生するROMで、その信号を受けて単安
定マルチバイブレータ1200で前置パルスを発生する。前
置パルス幅を決めるコンデンサ1220はバリキヤツプであ
り、検出回路1210から発生する制御電圧で容量値を変え
る。この場合、陰極パルスの電流立ち上がりが遅いほ
ど、また、放電時間（使用時間）が長いほど前置パルス
のパルス幅を広くする。

また同様の方法により、前置パルスの振幅値も陰極パ
ルスの放電電流立ち上がり時間の遅れ、または放電経過
時間により制御することができる。

前置パルスの数の切り換えは数種類のROM内データを
切り換える方法で容易に実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、第１電極の前置パルス、又はバイア
ス付加前置パルスによつて、ラインアクセス時の放電の
立ち上がりが速くなり、陰極材料のスパツタによる電流
立ち上がりの遅れを補償できるので、パルスの寿命が延
びるという効果がある。実験によれば、初期の電流立ち
上がりが１μｓであつたパネルを、500時間放電させた
ところ、電流立ち上がりに６μｓを要するようになつた
が、このパネルに前置パルスを付加したところ、電流立
ち上がりが２μｓ程度に速くなつた。またバイアス付き
前置パルスを付加したところ、１μｓ以下の電流立ち上
がりとなつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の第１電極印加前置パルスと
電流を示す波形図、第２図は放電セル断面図、第３図は
パネルの電極配線図、第４図は従来の放電セル各電極の
駆動電圧波形図、第５図は従来例におけるラインアクセ
ス時の陰極パルスの電圧と電流を示す波形図、第６図は
本発明のバイアス付き前置パルスと電流の一例を示す波
形図、第７図は前置パルスのタイミングを示す波形図、
第８図は本発明の一実施例の前置パルス駆動回路と入出
力波形図、第９図は本発明の一実施例のバイアス付き前
置パルス駆動回路のブロツク図および波形図、第10図，
第11図，第12図は本発明の一実施例の前置パルス制御回
路のブロツク図である。 110……第１電極（陰極）、120……第２電極（補助陽
極）、130……第３電極（陽極）、310……陰極パルス、
510……前置パルス、620……前置パルスのバイアス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 睦三 東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 橋本 謙 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日 立製作所茂原工場内 (56)参考文献 特開 平２−1508889（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−191194（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G09G 3/28

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ライン選択用パルス信号が印加される電極
   及び表示用パルス信号が印加される電極と、表示制御用
   パルス信号が印加される電極との交点部に表示セルを形
   成した３電極型のガス放電パネル装置において、 上記ライン選択用パルス信号より時間的に前の位置であ
   って上記表示制御用パルス信号、上記表示用パルス信号
   と重ならない位置に前置パルス信号が形成された駆動信
   号を出力する駆動手段を備え、該前置パルス信号により
   上記表示セルに、上記ライン選択用パルス信号による放
   電の立ち上がり時間を短縮するための放電を行わせるよ
   うにしたことを特徴とするガス放電パネル装置。