JPH04267293A - ガス放電表示素子の駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示デバイスなどに用
いるガス放電表示素子に関するものである。更に詳しく
は、表示デバイスに必要な良好な放電特性及び駆動特性
を有するガス放電表示素子を得ることを目的とした、ガ
ス放電表示素子の駆動方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガス放電表示素子はその構造及び駆動方
法によってＡＣ型、ＤＣ型に分類されるが、いずれの場
合にも選択された画素の発光状態を維持する継続的ある
いは繰り返し放電は、放電空間に存在するガスに放電を
開始させるに充分な電界を与える電圧を二つの電極（電
極対）の間に印加することによって起こる。このとき、
これらの電極間の放電空間に放電が発生する。

【０００３】ＡＣ型は放電ガスと電極が誘電体によって
絶縁された構造を持ち、対向または同一面内に存在する
誘電体で覆われた二つの電極間に交流方形波電圧を印加
し、これらの電極間領域で放電を発生・維持させている
。この時電極に挟まれた空間及び電極上近傍の放電領域
で発光を呈し、カラーガス放電表示素子の場合この放電
による紫外光の発光を利用して表示素子の内部に塗布し
た蛍光体を励起し、カラー表示を得ている。また、ＡＣ
型では放電により発生した荷電粒子が放電隙間の電界に
より移動し、誘電体上に空間電荷を形成する。この空間
電荷は、放電間隙間に逆極性の電界を誘起し、この電界
は次に印加される電圧が放電間隙につくる電界と同じ極
性を持つため、次に印加される電圧は、初めて放電を起
こすとき、つまり電極を覆った誘電体上の空間電荷がな
いときよりも小さな電圧で放電を発生させることが可能
である。これをＡＣ型のメモリー作用と呼んでおり、こ
のメモリー作用を用いた駆動方法をＡＣ型のメモリー駆
動と表している。図４Ａ，Ｂ（Ａは平面図、Ｂは断面図
）に示すような構造を有する従来のＡＣ型ガス放電表示
素子の放電は、表示セルが発光状態に維持された時間内
では、図６に示すように、すべての放電単位で同一の維
持電圧パルスを用いてメモリー駆動がなされている。 また、メモリー作用を用いず線順次駆動をしているＡＣ
型ガス放電表示素子もある。これらのＡＣ型ガス放電表
示素子に於ける輝度は発光回数によって変調されている
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ガス放電表示素子は、
発光型の平面薄型ディスプレイを実現し得るデバイスと
されているが、発光特性、特にカラー化のための紫外光
の発光効率が充分でない。また、発光効率を高めるため
に短い印加電圧パルスで駆動したとき、放電を開始する
電圧が上昇し且つメモリー駆動の余裕度、すなわち電極
を覆った誘電体上に形成された空間電荷の量も低下する
ため、ＡＣ型ガス放電表示素子の利点である高いメモリ
ー駆動の余裕度を有効に利用することができず素子の駆
動安定性が著しく悪くなっていた。この問題点を解決す
るために、図４に示すように一つの放電セルに複数の放
電間隙をもたせ、これらの放電間隙に複数組の電極によ
り電圧を印加して駆動することも考案されている。しか
し、この場合面上での電極の交差によって電極容量が著
しく増加し、消費電力が増大していた。また、高い周波
数の短い電圧パルスを１００Ｖ付近で変調するには、複
雑な駆動系が必要で生産コストの上昇を招いていた。

【０００５】本発明の目的は、高精細な発光型平面薄型
ディスプレイに関し、容易にＡＣ型ガス放電表示素子の
高効率発光、安定な駆動特性及び良好な輝度変調特性を
可能にするガス放電表示素子の駆動方法を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、表示セルに対
応する１つの放電空間の誘電体に覆われた一組の電極対
が２つ以上の放電間隙を形成するＡＣ型ガス放電表示素
子に於いて、表示セルが点灯状態に維持された時間内に
、第１の放電間隙では放電により形成された荷電粒子の
一部が誘電体上に空間電荷として蓄積され、この電荷に
よる放電間隙間の逆極性電界が次に印加される電圧パル
スに重畳されるというＡＣ型ガス放電素子のメモリー作
用を持つ放電となるような大きさ及び幅をもつパルス電
圧を電極対間に印加して駆動し、この第１の放電間隙に
印加する電圧パルスでは第２の放電間隙には放電が発生
せず、第２の放電間隙では第１の放電間隙の放電を種火
放電として放電を発生させるように第１の放電間隙に印
加する電圧パルスの幅より短い幅の電圧パルス外部駆動
回路により駆動電圧パルスに重畳印加して駆動するガス
放電表示素子の駆動方法、及び外部駆動回路により重畳
印加する短い幅の電圧パルスの大きさを変化させて、あ
るいは片方の電極に印加する短い幅の電圧パルスの大き
さを一定とし、もう一方の電極に電圧を印加して電極間
にかかる電圧の大きさを変化させる輝度変調するガス放
電表示素子の駆動方法である。

【０００７】

【作用】ＡＣ型ガス放電表示素子は、放電により形成さ
れる誘電体層上の空間電荷（壁電荷）により、通常の交
流パルス駆動に於いて比較的大きなメモリー動作を示す
。また種々のガス種，ガス圧，放電間隙などの放電空間
の特性，構造を最適化することにより、比較的低い駆動
電圧で安定な放電を発生させることができる。駆動電圧
パルスの幅を短くすることによって、蛍光体を励起する
ために必要な紫外光の発光効率が向上するが、放電開始
電圧の上昇が顕著であり壁電荷の形成が弱まるため放電
の安定性が低下する。すなわち放電を確実に発生させる
ことが困難となる。十分なパルス幅を持つ電圧を印加す
ればガス放電表示素子の放電は確実に発生し、メモリー
作用の余裕度も十分である。ガス放電表示素子の各表示
セルに、安定な放電を発生させるメモリー駆動用の放電
間隙と高い紫外光発光効率を示す放電を発生させるため
の放電間隙をもたせれば、放電の各周期において、安定
なメモリー動作の放電とその放電を種放電とした高い紫
外光発光効率の短パルス放電の利点を同時に引き出すこ
とができる。これは、メモリー動作の放電はその放電間
隙近傍で別の放電が発生しても、その放電が収束するよ
り長い期間電圧を印加していれば形成される壁電荷の量
は減少しないため安定なメモリー動作を維持し得るから
であり、また短いパルス電圧で駆動する放電間隙側は種
火効果により容易に放電を開始するようになるからであ
る。この種火効果は、放電間隙間の位置関係や構造、印
加電圧パルスのタイミングおよび放電ガスの種類などに
依存するが、これらを適当に選択することによって、メ
モリー駆動する放電間隙に種火放電がある時のみ短パル
ス駆動する放電間隙に放電を発生させることが可能であ
る。つまり、この２つの電極間隙に電気的に絶縁された
２組の電極を用いる必要はなく、２つの放電間隙を持つ
１組の電極対を適当な印加電圧パルスによって駆動する
ことによって、上記効果を達成することができる。各電
極を同一基板上で交差させる必要がなくなるから、電極
間容量を小さくすることができ、ひいては電極間容量に
よる充放電電流による電力の損失を小さく抑えることが
できる。また、電極を小さくすることにより、メモリー
動作の放電に要する放電電流を小さくすれば、不安定で
あったときの短いパルス駆動下での高い紫外光発光効率
を有効に引き出すことができる。種火放電があるとき、
短いパルス幅の印加電圧による放電からの紫外光の発光
強度の印加電圧依存性は、電圧の変化に対し比較的緩や
かに変化するので、紫外光の発光強度の電圧変調が可能
である。ひいては、発光状態に選択された表示セルの輝
度を、外部駆動回路から素子に印加する電圧パルスのう
ち、短いパルス幅の電圧パルスの大きさを変化させるこ
とによって変調することが可能となる。また、短いパル
ス幅の電圧を印加しない電極に、電圧を印加して実効的
に電極間に加わる電圧を変化させても良い。この場合、
変調する電圧の大きさが小さくパルス幅も長くて良いた
め、駆動回路を簡略化することが可能である。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。

【０００９】図２Ａ，Ｂ，Ｃは、本発明の駆動方法が可
能なガス放電表示素子の特徴を示す電極配置平面図（Ａ
）及び断面図（Ｂ，Ｃ）である。図３は、本発明の駆動
方法が可能なガス放電表示素子の断面図である。以下、
ＡＣ面放電型ガス放電表示素子を例に詳細を説明する。 ガラス基板１上にアルミニウム（Ａ１）からなる２種類
の放電間隙を有する電極対２を蒸着及びフォトリソグラ
フィにより形成し、ガラス層３を２０ミクロンの厚さで
成膜した後、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）層６を１ミク
ロンの厚さで形成した。次にスクリーン印刷法により高
さ０．２５ミリメートの隔壁７を形成し、本発明による
電極群を構成した。最後に蛍光体８を塗布し、ガラス層
９で覆われた書き込み用のアルミニウム電極１０を形成
した前面ガラス１１をガラス基板１の電極形成面と向か
い合わせて０．３ミリメートルの間隔の放電空間をもた
せて貼合わせ、この放電空間中にキセノン（Ｘｅ）分圧
１０Ｔｏｒｒのヘリウム（Ｈｅ）キセノン混合ガス１２
を放電ガスとして５００Ｔｏｒｒ封入し、ＡＣ面放電型
ガス放電表示素子とした。図２（Ａ）に示すように、電
極対２はそれぞれ電気的につながっており同電位となる
。この電極対２は、放電空間に２つの放電間隙１０１，
１０２を形成し、好ましくは第１の放電間隙１０１は０
．０１から０．１ミリメートル、第２の放電間隙１０２
は０．１から０．３ミリメートルとした。

【００１０】図１に示すようなタイミングで、フロート
された電極対２にそれぞれａ，ｂの波形の電圧を印加し
た。周波数は１０から１００キロヘルツである。第１の
放電間隙１０１に放電を発生させるための電圧パルスは
、幅（Ｔ１）大きさ（Ｖ１）であり、第１の放電間隙の
持つメモリ作用の範囲内である。第２放電間隙１０２放
電を発生させるための重畳印加する電圧パルスは、幅（
Ｔ２）大きさ（Ｖ２）である。第１の放電間隙に放電を
発生させる電圧パルスの立ち上がりから遅れ時間（Ｔｄ
）の後、第２の放電間隙に放電を発生させる電圧パルス
が立ち上がる。それぞれの値を変化させて、このガス放
電表示素子の発光特性を測定した。また、比較のために
図５に示す従来の駆動波形で駆動したとき、及び図４Ａ
，Ｂ（Ａは平面図，Ｂは断面図）及び図５Ａ，Ｂ，Ｃ（
Ａは平面図，Ｂ，Ｃは断面図）に示すような従来型のガ
ス放電表示素子を、上記駆動条件で駆動したときのガス
放電表示素子の発光特性を測定した。

【００１１】紫外光の発光効率は図４に示す従来素子を
用い、図６に示す従来の駆動方法で測定したところ、０
．３マイクロ秒のパルス幅の駆動下では２マイクロ秒の
パルス幅の駆動に比べ約４倍の高い効率を示したが、放
電を維持するに必要な電圧は約８０Ｖ上昇し放電も不安
定となり、ディスプレイとして必要な書き込み・消去動
作を確実に行うことが出来なかった。２マイクロ秒のパ
ルス幅の駆動は、最低維持電圧１５０Ｖ以上の電圧で安
定に放電を維持することができ、メモリー機能を示した
。図５に示す従来型素子を、図７に示すタイミングの駆
動条件で、２つの交流パルス発生器からなる駆動回路を
用い、２組の電極対に電圧パルスを印加して駆動したと
ころ、第１の放電間隙に放電が維持されていれば、第２
の放電間隙での放電開始電圧は約３０Ｖ低下し、第２の
放電間隙に印加する電圧パルスの幅が０．３マイクロ秒
の時、紫外光の発光効率は従来素子を２マイクロ秒のパ
ルス幅で駆動した素子の約３倍を示し、放電は安定して
いる。このとき第１の放電間隙での放電を消失させると
第２の放電間隙での放電も消失し、書き込み電極によっ
て発光状態を選択すると、表示セル内の両方の放電間隙
間での放電が開始し、この駆動を用いた素子がメモリー
機能を持つものであることがわかる。しかし、素子の電
極間容量が電極が１層の場合に比べ著しく増加している
ため、外部駆動回路での消費電力が増大し、印加電圧パ
ルスの立ち上がりも劣化した。

【００１２】次に、本発明の駆動方法が可能な図２，図
３に示す構造の素子に、図１に示す波形、タイミングを
有する電圧パルスをそれぞれ素子の電極端子ａ及びｂに
印加して駆動し、素子特性を測定した。発光効率は、図
４に示す従来型素子を２マイクロ秒で駆動した素子に比
べ約３倍増加し、図５に示す従来型素子を上記駆動方法
で駆動したとき同様な発光効率の改善を得ることが出来
た。しかし、図５に示した従来型素子に比べ電極間容量
が小さいため、外部駆動回路での消費電力の増加はない
。また、第１の放電間隙の放電にはメモリー機能があり
、第１の放電間隙に放電が発生していなければ、第２の
放電間隙に放電が発生しないようにＶ１，Ｖ２，Ｔ１，
Ｔ２，Ｔｄを選択することが出来る。放電も安定してお
り、メモリー機能を用いて容易に書き込み・消去を行う
ことが出来た。第１の放電間隙に放電を発生させるため
電圧パルスは、好ましくは幅（Ｔ１）は１から５マイク
ロ秒、大きさ（Ｖ１）は第１の放電間隙の持つメモリ作
用の範囲内である。第２の放電間隙に放電を発生させる
ための重畳印加する電圧パルスは、好ましくは幅（Ｔ２
）は０．２から０．８マイクロ秒、大きさ（Ｖ２）は５
０から１５０Ｖである。第１の放電間隙に放電を発生さ
せる電圧パルスの立ち上がりから第２の放電間隙に放電
を発生させる電圧パルス立ち上がりの遅れ時間（Ｔｂ）
は、それぞれの電圧パルスの幅及び大きさに影響される
が、好ましくは０．１から１マイクロ秒である。

【００１３】第２の放電間隙に放電を発生させる為に重
畳印加する電圧Ｖ２を変化させたところ、放電により発
生する紫外光の強度が、種火とする放電がないときの放
電により発生する紫外光強度の電圧に対する変化に比べ
緩やかに変化するため、第２の放電間隙に放電を発生さ
せるために重畳印加する電圧Ｖ２を変化させることで、
発生素子の輝度を変化させることが出来る。また、図８
に示すように、重畳印加する短いパルスの電圧の大きさ
Ｖ２を一定とし、この短い電圧パルスの印可されている
時間以上の幅Ｔ３でもう一方の電極に大きさＶ３の電圧
パルスを印加すれば、実効的に第２の放電間隙間に加わ
る電圧を変化させることが可能であり、これにより短い
パルスの電圧を変化させることによる駆動回路への負担
を減じることが可能となった。なお、Ｖ３はその電極端
子に印加する電圧Ｖ１，Ｖ２に対して逆極性であっても
かまわない。これらの階調表示法は、従来の発光回数制
御による階調表示に比べ、駆動周波数を低く抑えること
が出来る。

【００１４】上記ガス放電表示素子を、面アレイ状に配
置し、図３に示した書き込み用電極１０に適切なタイミ
ングで電圧を印加することにより、選択された画素の書
き込み・消去動作を行うことができ、良好な特性ガス放
電表示パネルを得るにとができた。

【００１５】同様な実験を対向型のＡＣガス放電表示素
子においておこなったところ、上述の効果があることが
わかった。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、表示セ
ルに対応する１つの放電空間の誘電体に覆われた一組の
電極対が２つ以上の放電間隙を形成するＡＣ型ガス放電
表示素子に於いて、表示セル点灯状態に維持された時間
内に、第１の放電間隙では放電により形成された荷電粒
子の一部が誘電体上に空間電荷として蓄積され、この電
荷による放電間隙間の逆極性電界が次に印加される電圧
パルスに重畳されるというＡＣ型ガス放電素子のメモリ
ー作用を持つ放電となるような大きさ及び幅をもつパル
ス電圧を電極対間に印加して駆動し、この第１の放電間
隙に印加する電圧パルスでは第２の放電間隙には放電が
発生せず、第２の放電間隙では第１の放電間隙の放電の
種火放電として放電を発生させるように第１の放電間隙
に印加する電圧パルスの幅より短い幅の電圧パルスを外
部駆動回路により駆動電圧パルスに重畳印加して駆動す
ることによりガス放電表示素子の発光効率を容易に改善
し、更に安定な駆動特性を得る可能である。また、外部
駆動回路により重畳印加する短い幅の電圧パルスの大き
さを変化させて、あるいは片方の電極に印加する短い幅
の電圧パルスの大きさを一定とし、もう一方の電極に電
圧を印加して電極間にかかる電圧の大きさを変化させる
ことにより輝度を変調することが可能である。また、こ
のようなガス放電表示素子をマトリクスに配置すること
により、良好な表示品位及び駆動特性を有する平面薄型
のガス放電表示パネルを提供することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の駆動方法の特徴を示す印加電圧パルス
タイミング図である。

【図２】本発明の駆動方法が可能な交流型ガス放電表示
素子の構造の一例である。

【図３】本発明の駆動方法が可能な交流型ガス放電表示
素子の断面図である。

【図４】従来の交流型ガス放電表示素子の構造の特徴を
示す平面図の一例である。

【図５】２層の電極対を有する従来の交流型ガス放電表
示素子の構造の一例である。

【図６】従来の駆動方法を示す印加電圧パルスのタイミ
ング図である。

【図７】図５に示した２層の電極対を有する交流型ガス
放電表示素子の駆動方法の一例を示す印加電圧パルスの
タイミング図である。

【図８】本発明階調表示のための駆動方法の特徴の一例
を示す印加電圧パルスのタイミング図である。

【符号の説明】

１　　　　ガラス基板 ２　　　　電極対 ３　　　　ガラス層 ６　　　　酸化マグネシウム層 ７　　　　隔壁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　表示セルに対応する１つの放電空間の
   誘電体に覆われた一組の電極対が２つ以上の放電間隙を
   形成するＡＣ型ガス放電表示素子に於いて、表示セルが
   点灯状態に維持された時間に、第１の放電間隙では、放
   電により形成された荷電粒子の一部が誘電体上に空間電
   荷として蓄積され、この電荷による放電間隙間の逆極性
   電界が次に印加される電圧パルスに重畳されるというＡ
   Ｃ型ガス放電素子のメモリー作用を持つ放電となるよう
   な大きさ及び幅をもつパルス電圧を電極対間に印加して
   駆動し、この第１の放電間隙に印加する電圧パルスでは
   第２の放電間隙には放電が発生せず、第２の放電間隙で
   は、第１の放電間隙の放電を種火放電として放電を発生
   させるように第１の放電間隙に印加する電圧パルスの幅
   より短い幅の電圧パルス外部駆動回路により駆動電圧パ
   ルスに重畳印加して駆動することを特徴とするガス放電
   表示素子の駆動方法。
2. 【請求項２】　　外部駆動回路により重畳印加する短い
   幅の電圧パルスの大きさを変化させて、輝度を変調する
   ことを特徴とするガス放電表示素子駆動方法。
3. 【請求項３】　　１回の放電単位に、電極対の一方に重
   畳した短い幅のパルスを含む一定波形の電圧を印加し、
   もう一方の電極に短い幅のパルスの電圧が印加されてい
   る間に電極対間にかかる実効的な電圧の大きさを変化す
   るような電圧を印加して、素子の輝度を変化させること
   を特徴とするガス放電表示素子の駆動方法。