JPH0416891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 プラズマ・デイスプレイ若しくはガス放電デイ
スプレイは種々の好ましい特徴、例えば寸法が小
さい、薄く平坦な構成に実装できる、消費電力が
比較的小さい、デイスプレイ装置として好ましい
固有の記憶能力を持つ等の種々の特徴を持つてい
る。この様なガス放電デイスプレイ装置として知
られている装置には、例えば米国特許第3559190
号がある。交流型ガスパネルと呼ばれるこの様な
装置は、物理的には隔離されたセルを形成する内
部ガラス層を含むパネルとして、若しくはこのよ
うな内部ガラス層を含まずそして電気的には絶縁
されているが物理的に隔離されていないガスセル
を形成するオープン・パネルとして構成されう
る。本発明の良好な実施例を示すオープン・パネ
ル構成の場合、絶縁層で被覆された導電体アレイ
を表面に有する１対のガラス・プレートは、導体
がほぼ直角になる関係で封止される。適当な駆動
信号が夫々導電体アレイの選択された導体に加え
られそしてこの信号は絶縁層を介してガス媒体と
容量的に結合される。これらの信号がガスのブレ
ークダウン電圧を越えると、選択された交差領域
のガスが放電しその結果、荷電粒子（イオン及び
電子）が粒子と反対の極性の電位をもつているセ
ル壁に引き付けられる。この壁電荷電圧は、放電
を生じ且つ維持する駆動信号に逆らうように作用
し、放電を直ちに消滅させて次の交番的放電保持
の際のブレークダウンを助ける。夫々の放電は選
択されたセルから光を放ちそして、30−40kHz程
度の比較的高い周波数で動作させることにより、
フリツカのない表示が形成される。最初のブレー
クダウンの後、壁電荷状態は保持信号といわれる
低い電圧の印加により選択されたセルにおいて維
持される。保持信号は壁電荷と組合わされて、選
択されたセルを印加周波数で連続的に再点火し且
つ消滅させ、連続的に表示を維持する。

絶縁層の静電容量は層の厚さ、材料の誘電率及
び駆動導体の形状により決定される。絶縁層材料
は壁電荷及び外部から印加される電圧により発生
される電圧に耐えるに十分な誘電的強度を有する
絶縁体でなければならない。絶縁表面は、放電の
維持を助けるため比較的良好な二次電子放出体で
あるべきであり、また放電により発生した光を伝
えるため表示面側では透明若しくは半透明である
べきであり、更に導体の金属と反応する事なく製
造可能なものでなければならない。更に、絶縁層
の膨張係数は、この絶縁層が表面に形成されるガ
ラス基板の膨張係数に適合すべきである。

ソーダ−ライム−シリカ（soda−lime−
silica）基板に対して上述の特性を有する１つの
材料は、酸化鉛を75％以上含む硼珪酸鉛ソルダ・
ガラスである。本発明の実施例の場合、硼珪酸鉛
ガラスより成る絶縁体が絶縁層として使用され
た。しかしながら、放電環境下の絶縁層表面にお
いて酸化鉛の劣化若しくは分解はガス放電デイス
プレイ・パネルの電気的特性をセル毎に変化させ
る。主にイオン衝撃によつて生じる絶縁層表面の
このような劣化のため、ガス放電デイスプレイ装
置の個々のセルの電気的パラメータのセルのそれ
までの動作経過に応じて変化し、ある期間を過ぎ
ると個々のセルに対する放電開始電圧が通常の動
作範囲からはずれ、放電開始電圧がセル毎に異な
る値を持つようになる。

ガス放電デイスプレイ装置のイオン衝撃の結果
生じる絶縁層表面の劣化を避けるため、酸化マグ
ネシウム（MgO）のような耐火性の高二次電子
放出材料が絶縁層表面を保護するために使用され
る。耐火特性は、イオン衝撃による絶縁層のスパ
ツタリングをふせぎ、しかも高二次電子放出特性
は低い動作電圧を許容する。ガス放電デイスプレ
イ装置のブレークダウン電圧が酸化マグネシウム
の如き高い二次電子放出係数を有する材料を使用
すれば低くなることは本技術分野で公知である。
しかしながら、絶縁層表面特性の変化すなわち放
電の際のイオン衝撃によつて生じた二次電子放出
係数の変化のために、パネルの最大保持電圧及び
“双安定電圧マージンすなわちこのパネルのライ
ンを保持するに必要な最大保持電圧（V_smax）
と最小保持電圧（V_smin）の差”がこのパネルの
動作時間につれてかなり減少する。通常のパネル
動作の際に、パネルの双安定電圧マージンを規定
する最大保持電圧及び最小保持電圧は、時間がた
つにつれてせばまり、このパネルの動作マージン
（動作余裕）が許容できる限界値以下に減少し、
かくして製造されたパネルの歩留まりが減少しそ
してこれによりパネルのコストがかなり高くな
る。

本発明によれば、Ａ族の酸化物（たとえば酸
化マグネシウム、酸化バリウム、酸化カルシウ
ム、酸化ストロンチウムあるいはこれらの化合
物）のような高い二次電子放出係数によつて特徴
付けられる耐火性材の層すなわち被覆層は、族
（たとえばニツケルあるいは鉄）、Ｂ族（たとえ
ばマンガン）あるいはＢ族（たとえばクロム）
から選択された１種類以上の遷移元素の有効量で
ドープされそして絶縁層の表面全体に付着され
る。酸化マグネシウム層にこのような遷移元素を
化合すると、放電の際のイオン衝撃によつて起る
耐火性被覆材の表面特性変化が事実上無くなる。
通常、酸化マグネシウムの絶縁被覆層を備えても
プラズマ・デイスプレイ装置の連続的イオン衝撃
は、時間がたつにつれ交流型ガスパネルの動作の
際に最大保持電圧及び最小保持電圧を変化させそ
してこのパネルの本来のエージング効果の特性を
変化させる。ニツケルでドープされた酸化マグネ
シウムを用いた本発明の良好な実施例において、
ニツケル濃度は、３乃至５重量パーセントの最適
濃度を有し、最大保持電圧及び最小保持電圧
（V_smax及びV_smin）をほとんど変化させずそし
てこれ故にパネル動作時間に関して双安定電圧マ
ージン（V_smax−V_smin）を変化させず、これ
によりガス・パネルの使用寿命が延びる。言い換
えれば、V_smaxがV_sminの割合よりも高い割合
で増加することによりセルの双安定電圧マージン
は増加され、これにより酸化マグネシウムの二次
電子放出特性は用いられたニツケル量によつて制
御できあるいは変化できる。ニツケル濃度が10乃
至12重量パーセントに増加される時に、最小保持
電圧が最大保持電圧よりも高い割合で増加しそし
て結果的にパネルの双安定電圧マージンが減少す
るように、ニツケル濃度が増加するにつれこのマ
ージンは漸次的にしかも徐々に減少する。３乃至
５質量パーセントの最適範囲のニツケルでドープ
された酸化マグネシウムを用いることにより、最
大保持電圧の減少及び双安定電圧マージンの相当
した減少は無くなり、これによりパネルの寿命が
増加し且つユニツト当りのコストが低下する。

従つて、本発明の主目的は寿命特性及びエージ
ング特性を改良したガス放電デイスプレイ装置を
提供することである。

本発明の別の目的は、装置の双安定電圧マージ
ンを改良し且つ（あるいは）維持するために、ニ
ツケル、鉄、マンガン、クロムあるいはそれの化
合物でドープされて、ガスに隣接し且つ連続的に
接触する酸化マグネシウムの表面を用いたガス放
電デイスプレイ・パネルを提供することである。

更に、本発明の別の目的は、放電の際の二次電
子放出特性を安定化し、動作の際の双安定電圧マ
ージンの減少を無くしそしてこれによりパネルの
寿命を延ばすために、３乃至５質量パーセントの
ニツケル、鉄、マンガン、クロムあるいはこれら
の化合物からなつて、ガスに接触する酸化マグネ
シウムの層を有したガス放電デイスプレイ・パネ
ルを提供することである。

本発明の別の目的は、装置の使用寿命をかなり
制限する非ドープ酸化マグネシウムに提示された
固有のエージング効果を無くするようにしたガス
パネル・アツセンブリーを提供することである。

図を参照するに、ガスパネル２１は垂直駆動線
２３Ａ−２３Ｎ及び水平駆動線２５Ａ−２５Ｎの
交差領域で定められた複数個のガスセル即ちガス
放電位置を含む。諸図に示すような良好な実施例
の構造体は、説明のために拡大されているが比例
して拡大されてはいない。しかしこの実施例に規
定された本発明の物理的パラメータ及び電気的パ
ラメータは十分詳細に後述される。図ではデイス
プレイ・パネルの表示部分のみが示されているが
実際には、駆動導体線が駆動信号源への接続のた
めに表示部分を越えて延びていることが理解され
よう。

ガスパネル２１は密封された構造体内にネオン
とアルゴンの混合物の様な発光性ガスを含み、垂
直と水平の導電体アレイは関連するガラス・プレ
ート上に形成され、装置の対向側に直角に配列さ
れている。導体の交差点によつて規定されたパネ
ル内のガスセルは、ガスのブレークダウン電圧
V_Bを越えるに十分な大きさを有する一致電位を
関連した導体線に印加することにより、書込み動
作期間に選択的にイオン化される。良好な実施例
の場合、書込み、読出し、消去の各動作のための
制御電圧は矩形の交流信号である。一度ガスがブ
レークダウンされそして壁電荷が設定されると、
ガス．セルは低い振幅の周期的保持信号により反
復放電状態に保たれる。選択されたセルの幾つか
は選択的な書込み動作により、点火セルの集まり
によつて文字又はグラフイツク・データの形で情
報の表示が行われ、このような情報は必要な期間
の間保持動作により繰返し再生される。

絶縁層はガスと直接接触しているから、絶縁材
の比較的薄いシートからなるガスパネル・エンベ
ロープと考えることができ、このために１対のガ
ラス基板２７及び２９はパネルの前面及び裏面に
支持部材として使用される。このような支持部材
に要求される唯一の条件は良好な絶縁体であり且
つ表示目的に合う程度に透光性を有することであ
る。実施例では、0.635cmの厚さのソーダ−ライ
ム−シリカ・ガラスが使用される。ガラス基板２
７と関連する絶縁部材３３との間には、駆動線２
５Ａ−２５Ｎからなる水平導電体アレイ２５が設
けられている。垂直導電体アレイ２３に相当する
構成が第２図に示されている。導電体アレイ２
３，２５は食刻法、蒸着法、ステンシル・スクリ
ーン法などの周知の方法によりガラス基板２７，
２９上に形成されうる。導電体アレイとしては、
透明、半透明若しくは不透明の導電材、例えば酸
化錫、金、アルミニウム又は銅が使用されうる。
代替的には、導体アレイは銅、金、銀、アルミニ
ウム若しくは他の導電性金属又は材料のワイヤ又
はフイラメントであつても良い。しかしながら製
造、付着の容易性及び均一性の点からいえば、導
体をガラス・プレート上の所望の位置に直接形成
する食刻法、蒸着法などが好ましい。本発明の実
施例の場合、不透明なクロム−銅−クロム導電体
が使用され、中間の銅層は導電体として作用し、
下側クロム層は関連するガラス基板に対する接着
性を与え、上側クロム層は製造期間に硼珪酸鉛に
よる攻撃から銅導体を保護する。

ここに記述した良好な実施例の場合に、絶縁層
３３，３５はガラス基板の熱膨張率と同様の熱膨
張率を有する無機材料で形成され夫々導電体アレ
イ２３，２５を直接覆つている。絶縁層として良
好な材料は酸化鉛の含有量の割合が高い硼珪酸鉛
ソルダ・ガラスである。絶縁層を形成する場合
は、硼珪酸鉛ガラスのフリツトが導電体アレイ上
にスプレイされ、そして、基板は炉内に置かれこ
こでガラス・フリツトはレフローされ所定の一様
さを保証するように監視される。代替的には絶縁
層は電子ビーム蒸着、化学的蒸着若しくは他の適
当な手段で形成されても良い。絶縁層に対する必
要条件については既に述べたが、更に、絶縁層の
表面が微視的スケールに基づいて電気的に均質で
あること、即ち、亀裂、気泡、結晶、よごれ、表
面皮膜、不純物若しくは欠点がないことが好まし
い。ガス・パネルの製造に関する詳細は、前述の
米国特許第3837724号が参照される。

前述したように、絶縁層の表面特性の変化、主
にイオン衝撃により起つた酸化マグネシウム層の
二次電子放出特性の変化から生じる問題のため
に、最大保持電圧及び双安定電圧マージンは時間
の関数としてかなり減少し、これによりパネルの
使用寿命が減少する。本発明の良好な実施例に用
いた解決策は、前述した１種類以上の遷移元素の
有効量でドープされた酸化マグネシウムの均質層
を被着することであつた。良好な実施例のこの均
質層は、前述の米国特許第4083614号の第２図に
示した形式の蒸着装置でニツケルと酸化マグネシ
ウムを共に蒸着することにより硼珪酸鉛絶縁層の
表面全体に形成されそして夫々の構成比が夫々の
蒸着比によつて決定される。このような蒸着は、
１回のポンプダウンにより１つの蒸着チヤンバー
で行なわれる。前述したように、このような被覆
層は３乃至５質量パーセントのニツケルからなり
そして良好な実施例においてこの層は3000Åすな
わち0.3ミクロンの厚さである。ニツケル濃度の
この良好な範囲において、最小保持電圧V_sminは
わずかに増加するが、最大保持電圧V_smaxはニ
ツケルのパーセント（割合）が増加するにつれよ
り大きく増加し、これによりニツケルの結合は酸
化マグネシウムの二次電子放出係数を下げる。本
発明の教授に従つて作られた良好な実施例におい
て、酸化マグネシウムの中のニツケル濃度が５質
量パーセントである場合に、最小保持電圧84Vで
ありそして最大保持電圧は99Vであつた。酸化マ
グネシウムのみの場合に、相当する値は夫々80V
及び90Vであつた。上述の良好な実施例におい
て、構成するニツケル及び酸化マグネシウムは、
被覆層を成すニツケル遷移元素及びＡ族の酸化
物の相対的濃度をより良好に制御するために別々
の２つの電子銃を用いて共に蒸着された。

ガス放電デイスプレイ・パネルのブレークダウ
ン電圧は、中でもガスのイオン化係数αによつて
規定されるガスの電子増幅率及び係数γによつて
規定される絶縁境界表面すなわちセル壁での二次
電子の発生により決定される。特定な混合ガス、
ガス圧力及び電極間隔すなわち放電間隙の場合
に、αはパネルの通常の動作範囲において単調に
増加する電圧の関数である。二次電子放出係数は
係数γによつて表わされ、この係数γは被覆材及
びこの被覆層の準備条件の関数である。自己保持
放電は次の近似式が満足される時に起る。

γe〓^d１ ところでｄは電極間の間隔すなわちガス間隙で
ある。

上述の式を考慮するに、γの増加がパネル動作
電圧V_bのブレークダウンをより低くすることを
示す。V_smaxはγの関数であるが、一方V_smin
は主に壁電荷によつて決定される。かくして、３
乃至５重量パーセントの濃度範囲でニツケル、
鉄、マンガンあるいはクロムを酸化マグネシウム
に含むと、V_smaxはかなり高い割合で増加する
が、一方V_sminは基本的に一定でありすなわち最
初に双安定電圧マージンを増加させるようにより
ゆつくりした割合で増加する。３乃至５重量パー
セントのニツケルから成る酸化マグネシウム層を
有するように、本発明の教授に従つて製作された
ガスパネルにおいて、このパネルはテストされ、
次の方程式によつて規定されたV_smaxの相対的
変化率が3000時間のパネル動作の後に0.6パーセ
ントよりも小さかつたことを示した。

〔（V_smax（０）−V_smax（ｔ）） ／V_smax（０）〕 ところでV_smax（ｔ）は時刻ｔでのV_smaxの値
でありそしてV_smax（０）はｔ＝０での相当する
値である。

パネルの製造方法は、室温でパネル板の上にニ
ツケル及び酸化マグネシウムを共に蒸着させるこ
とを含んだ。同一条件の下でテストされた酸化マ
グネシウム被覆板によつて示されたV_smaxの相
対的変化率は約2.5パーセントであり、マージン
の公称値からかなりの差があつた。

第２図を参照するに、パネルの一部分が第１図
において切り取つて示されているのみであるから
本発明の細部をはつきりさせるために上から見た
図が用いられる。この図が比例的でないことが再
度理解される。ガラス基板２７及び２９はデイス
プレイ・パネルの外側部材であり、一例では
0.635cmの厚さのソーダ−ライム−シリカ・ガラ
スである。基板２７及び２９の内側表面には水平
と垂直の導電体アレイ２５，２３が夫々形成され
ている。図では簡明化のため、導電体の大きさ及
び間隔が拡大されて示されている。

代表的なガスパネル構成の場合、夫々の水平導
電体及び垂直導電体のアレイの中心間隔は解像度
に基づいて0.35mm乃至1.5mmの間を変化でき、こ
れらの導電体の幅は0.08mm乃至0.15mm程度であ
り、厚さは2.5ミクロン程度である。導電体アレ
イ２５，２３を直接覆つて絶縁層３３及び３５が
形成されている。絶縁層３３及び３５は、既に述
べたように、酸化鉛を高い割合で含む硼珪酸鉛の
如きソルダ・ガラスから成る非導電性ガラスであ
る。これらの絶縁層は夫々の関連する導電体アレ
イに対する絶縁体及びコンデンサとして働く。硼
珪酸鉛ガラスは、他のガラスに良く接着し、ソー
ダ−ライム−シリケート・ガラス基板よりもフロ
ー温度が低く且つ導体金属との相互作用が最小
で、比較的高い粘性を有するから、絶縁層３３，
３５としては硼珪酸鉛ガラスが好ましい。絶縁層
の熱膨張特性は、基板の曲がり、亀裂若しくはゆ
がみを防止するために関連する基板２７及び２９
の熱膨張特性に合わされなければならない。被覆
フイルムすなわち均質のフイルムである絶縁層３
３及び３５はセルごとに形成されるよりもむしろ
本発明の良好な実施例において、ガス放電装置の
表面全体に形成される。

関連する絶縁層上に設けられたニツケルドープ
酸化マグネシウムは第２図に層３９，４１として
示され、この被覆層３９，４１は先に述べたよう
に、高い双安定マージンをもたらすのみならず、
表面特性の相対的不変性すなわち通常のパネル動
作の際の放電環境の基で二次電子放出特性の相対
的不変性を提供する。基板２７，２９に対する絶
縁層３３，３５の関係と同様に、被覆層３９及び
４１は絶縁層３３，３５の表面に付着し、そし
て、ガス放電装置を形成するように高温縁封止処
理並びにガスパネル製造に関連した高温ベーキン
グ及び排気処理を含むパネル製造の際に安定状態
を保つことが要求される。実施例では3000Åの厚
さの被覆層が使用された。上で説明した実施例の
場合ニツケルドープ酸化マグネシウムの被覆層は
絶縁層の表面全体に単一の連続層として付着形成
されたが、不連続層としてセル位置毎に個別的に
も形成されうることが理解されよう。

本発明の他のパラメータはガスを含む対向した
ニツケル−酸化マグネシウム表面間の放電空間即
ち放電間隙４５に関するものである。放電の強さ
及び隣接する放電位置における放電間の相互作用
は中でも放電間隔の関数であるから、放電間隙は
ガスパネルにおいては比較的クリチカルなパラメ
ータである。図では放電ギヤツプの寸法が正確に
示されていないが、良好な実施例ではセル壁間で
約0.076mm乃至約0.13mmの間隔が使用された。一
定の間隔がパネル全体にわたつて保たれなければ
ならないので、必要とあらば適当なスペーサ手段
がこの一定の間隔を保つために使用される。ガス
はエンベロープの中に封じ込まれるが高温のベー
キング、排気及びガス充填処理の如き具体的なパ
ネル縁封止処理又は製造工程の詳細は本発明の範
囲外のことであり且つ本発明の教授に不必要であ
るから、これらの説明は省略する。これらの詳細
は前述の米国特許第3837724号に十分に記述され
ている。本発明の実施例では、ニツケルをドープ
した酸化マグネシウムが使用されているが、酸化
バリウム、酸化カルシウムあるいは酸化ストロン
チウムのようなＡ族の他の酸化物に前述した１
種類以上の遷移元素をドープすることもできる。

ガス接触面上に酸化マグネシウムのようなＡ
族の酸化物層を有する通常のガス放電パネルにお
いて、パネル動作の際のイオン衝撃によつて起つ
た放電領域（セル）からの酸素の変位は酸化マグ
ネシウムの二次電子放出係数を増加させそしてこ
れ故にパネル動作の際の最大保持電圧及び双安定
電圧マージンがかなり減少し、これによりパネル
の使用寿命がかなり制限される。酸化マグネシウ
ムにニツケル、クロム、マンガンあるいはニツケ
ルとクロムの化合物を含むと、イオン衝撃の下で
酸化マグネシウムの二次電子放出係数は安定し、
かくしてパネル動作の際の最大保持電圧及び双安
定電圧マージンが減少しなくなり、これによりパ
ネルの寿命がかなり延びる。

要約するに、３乃至５重量パーセントの範囲で
ある有効量のニツケルをプラズマ・デイスプレ
イ・パネルの酸化マグネシウム被覆層に化合する
と、イオン衝撃の下で酸化マグネシウムの二次電
子放出係数は安定し、結果的にパネル動作の際の
最大保持電圧及び双安定電圧マージンが減少しな
くなる。予定の混合ガス、ガス圧力及びセル寸法
の場合に、有効量のニツケルを酸化マグネシウム
に化合することにより最大保持電圧は増加しそし
て一方最小保持電圧は基本的に変化せず、これに
よりパネルの双安定電圧マージンが増強される。
かくして、本発明は最大保持電圧及び最小保持電
圧を安定させ、パネルの双安定電圧マージンを増
加させそしてパネル動作の際の電圧マージンを維
持する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のガス放電パネル断面図、第２
図は本発明のガス放電パネルの一部破断斜視図で
ある。 ２３Ａ〜Ｎ，２５Ａ〜Ｎ…導電体アレイ、２
７，２９…ガラス基板、３３，３５…絶縁体層、
３９，４１…被覆層、４５…ガス放電空間。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 対抗した壁電荷蓄積表面を有する一対の絶縁
   部材によつて形成されたガス室にイオン化可能な
   ガス媒体を封入するとともに上記絶縁部材のガス
   媒体接触面に誘電性保護層を被覆してなるガス放
   電デイスプレイ装置において、上記誘電性保護層
   をＡ族の酸化物からなる耐火性２次電子放出材
   料から構成し、かつ上記誘電性保護層にニツケ
   ル、鉄、マンガンまたはクロムから選ばれた１つ
   または複数の遷移元素を、当該ガス放電デイスプ
   レイの最大保持電圧の放電動作継続中の増加率が
   当該ガス放電デイスプレイ装置の最少保持電圧の
   放電動作中の増加率より大きくなる割合で、含有
   させることを特徴とするガス放電デイスプレイ装
   置。