JPH11311975A

JPH11311975A - 放電型平面表示装置

Info

Publication number: JPH11311975A
Application number: JP10121141A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kobayashi; 伸次小林; Takaaki Murata; 隆昭村田; Kiyohisa Terai; 清寿寺井; Takeshi Shinkai; 健新海; Yuji Okita; 裕二沖田
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba FA Systems Engineering Corp
Priority date: 1998-04-30
Filing date: 1998-04-30
Publication date: 1999-11-09

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマ放電型平面表示装置に係り、特に発光
効率を高め、画面輝度を向上する。【解決手段】この発明の放電型平面表示装置は、互いに
対向された表示基板１１および対向基板３１間に主放電
ガスであるＸｅと放電制御ガスであるＮｅとが、例えば
Ｘｅの分圧が２０％となるよう混合された紫外線放電用
ガス７１が所定の圧力で注入され、少なくとも一方の基
板に、表示すべき画像に対応するアドレスを与える電界
放出型冷陰極アレイ５１を有する。また、表示電極１３
および対向電極３３には、１３ＭＨｚより高く２５０Ｍ
Ｈｚより低い周波数の高周波の電圧が印加される。これ
により、高速の画像表示が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ放電を
用いた放電型平面表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エレクトロルミネセンスパネル、発光ダ
イオードパネル、プラズマ放電型表示装置ディスプレ
イ、蛍光表示装置、液晶表示装置等の表示装置は、表示
部分を薄くできることから、携帯用および移動用の小型
機器、事務機器およびコンピュータ等の端末表示装置等
への用途が高まっている。

【０００３】なかでも、プラズマ放電型平面表示装置
は、視野角が広く、しかも光源や拡大または投影光学系
等を必要としないため、大画面テレビへの適用が実用化
されている。

【０００４】プラズマ放電型平面表示装置は、互いに対
向される２枚の絶縁基板間に放電用ガスを充填し、両基
板間でガス放電により紫外線を発生させ、その紫外線を
用いて蛍光体を発光させて、画像を表示するものであ
る。

【０００５】通常、放電用ガスとしては、Ｎｅ（ネオ
ン）とＸｅ（キセノン）の混合ガスが利用される。な
お、それぞれの混合比率は、Ｎｅが９に対し、Ｘｅが１
程度である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たプラズマ放電型平面表示装置は、液晶表示装置に比較
して視野角を広くできるものの、ＣＲＴ（カソード・レ
イ・チューブ、通常ブラウン管とよばれ、商用のテレビ
の受像管として利用されている陰極線管）に比較して画
面の明るさが暗い（すなわち発光効率が低い）問題があ
る。

【０００７】また、画像を表示するための各画素の点灯
駆動においても、例えば点灯すべき画素に対応する放電
室で予め予備放電を行い、引き続く画像表示のための点
灯における放電開始電圧を低減したり、各放電室におい
て、画像を表示すべき時間内に、継続して維持放電を行
う等の工夫が必要である。

【０００８】このため、駆動回路として、画像情報に応
じて、行（Ｘ方向）電極を駆動する行駆動回路および列
（Ｙ方向）電極を駆動する列駆動回路と、予備放電のた
めの補助電極またはアドレス電極を駆動する補助電極駆
動回路が必要となり、さらにそれぞれの駆動回路から各
電極に出力される駆動信号の制御も非常に複雑となる問
題がある。

【０００９】また、現在利用されている駆動方式は、駆
動周波数が低いために、画素ピッチの細かい（解像度の
高い）ハイビジョンテレビ向けの大型パネルが実用化さ
れると、駆動信号が画像信号に追従できない問題があ
る。

【００１０】この発明の目的は、高い発光効率を長期に
亘って維持可能で、高い表示輝度の画像の表示が可能な
放電型平面表示装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、対向配置される一対の基板
と、前記基板間に封入される放電用ガスと、前記一対の
基板間に配置され、前記放電用ガスを励起させて紫外線
を発生せしめる励起手段と、前記紫外線に基づいて所定
の可視光を放出せしめる光変換手段とを備えた放電型平
面表示装置において、前記励起手段として高周波の電力
を用いたことを特徴とする放電型平面表示装置を提供す
るものである。

【００１２】またこの発明の表示装置は、励起手段であ
る電極構成が対向放電型であることを特徴とする。

【００１３】さらにこの発明の表示装置は、高周波放電
の放電周波数ｆが、１３ＭＨｚ＜ｆ ≦ ２５０ＭＨ
ｚの範囲であることを特徴とする。

【００１４】またさらにこの発明の表示装置は、励起手
段である高周波印加回路において、給電線を整合回路の
一部となるようにしたことを特徴とする。

【００１５】さらにまたこの発明の表示装置は、励起手
段である高周波印加回路において、基板の背面側に整合
回路を設けたことを特徴とする。

【００１６】またさらにこの発明の表示装置は、励起手
段である高周波印加回路において、基板の前面側もしく
は背面側に給電される電極と接地電位の電極を交互に配
置することを特徴とする。

【００１７】さらにまたこの発明の表示装置は、基板に
電磁波シールドを行ったことを特徴とする。

【００１８】またさらにこの発明の表示装置は、電磁波
シールドとして、前面側に透明な導電性膜を設けたこと
を特徴とする。

【００１９】さらにまたこの発明の表示装置は、電磁波
シールドとして、細いワイヤーを格子状に配置したこと
を特徴とする。

【００２０】またさらにこの発明の表示装置は、電磁波
シールドである細いワイヤーの一部もしくは全ては、基
板を前面側から見た状態で、基板間に位置される隔壁と
重なるように配置されていることを特徴とする。

【００２１】さらにまたこの発明の表示装置は、基板間
に封入された放電用ガスを予備電離させ、または放電維
持のために、電子を注入するための電子源が基板に配置
されていることを特徴とする。

【００２２】またさらにこの発明の表示装置は、電子源
として、電界放出型冷陰極構造を基板の背面側に一体に
設けたことを特徴とする。

【００２３】さらにまたこの発明の表示装置は、電子源
である電界放出型冷陰極構造に用いられる制御信号線と
電磁波シールドに用いられるワイヤ部材と、高周波印加
回路において、基板の背面側に設けられる整合回路の少
なくとも一部を共用する構造としたことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態について詳細に説明する。

【００２５】図１は、この発明の実施の形態が適用され
る放電型平面表示装置すなわち対向放電型プラズマ放電
平面表示装置の一例を示す概略図である。

【００２６】図１に示されるように、対向放電型プラズ
マ放電平面表示装置（以下、単に、放電型表示装置と示
す）１は、耐熱性が高く光を透過する例えばガラス等に
より形成され、入力された画像信号に対応する表示光
（可視光）を放射する前面基板１１、前面基板１１に対
して所定の間隔、例えば２００マイクロメートル（以
下、μｍと示す）の間隔で対向され、前面基板１１が表
示する表示光に対応する可視光を発生する発光基板（背
面板）３１とを有している。なお、背面板３１の前面基
板１１と反対の側（外側）となる面には、図３および図
４を用いて後段に詳述する電子注入機構５１が設けられ
ている。

【００２７】前面基板１１と背面板３１との間には、主
放電ガスであるＸｅ（キセノン）と放電制御ガスである
Ｎｅ（ネオン）とが所定の比率で混合された紫外線放電
用の混合ガス７１が、所定圧力Ｐで注入されている。な
お、キセノンガスの分圧は、図７を用いて後段に詳述す
るように、好ましくは１５％より高く設定される。ま
た、混合ガス７１の圧力Ｐは、前面基板１１の背面板３
１に面する側の面と背面板３１の前面基板１１に面する
側の面との間の距離をｄとするとき、Ｐ・ｄ ≧ ７．５（ｔｏｒｒ・ｃｍ）、を満足するよう設定されている。詳細には、混合ガス７
１の圧力Ｐは、例えば、７６０ｔｏｒｒより低い圧力、
好ましくは、５００ｔｏｒｒに設定される。

【００２８】前面基板１１の背面板３１に面する側の面
には、第１の方向（Ｘ軸方向とする）に、所定ピッチで
複数本延出された表示電極１３が所定間隔で配列されて
いる。

【００２９】前面基板１１の背面板３１に面する側の面
にはまた、表示電極１３および前面基板１１を覆うよう
に設けられた誘電体層１５が設けられている。すなわ
ち、表示電極１３の背面板３１に面する側の面は、誘電
体層１５により、放電の際に生じる紫外線から保護され
ている。なお、表示電極１３には、例えばＭｇＯ（酸化
マグネシウム）を含み、表示電極１３を放電から保護す
る保護膜１７が設けられている。また、表示電極１３
は、図３および図４に詳述する電子注入機構５１に対す
る加速電極（アノード）として機能する。

【００３０】前面基板１１の背面板３１に面する側の面
には、必要に応じてＹＦ₃（フッ化イットリウム）を含
み、保護膜１７および誘電体層１５を覆う紫外線反射コ
ーティング（以下、ＵＶ（ウルトラ・バイオレット）反
射層と略称する）１９が設けられる。すなわち、保護膜
１７は、少なくとも表示電極１３の背面板３１側に設け
られ、ＵＶ反射膜１９は、保護膜１７が設けられていな
い誘電体層１５の露出部に設けら得る。なお、ＵＶ反射
膜１９は、保護膜１７を覆ってもよい。この場合、保護
膜１７の厚さは、例えば１００ｎｍ以上、１０００ｎｍ
以下に、より好ましくは、５００ｎｍ以上に、形成され
る。

【００３１】背面板３１の前面基板１１と対向する面に
は、前面基板１１の表示電極１３と平行な方向（すなわ
ちＸ軸方向）に複数本延出され、表示電極１３との間に
所定の電圧が印加されることで背面板３１と前面基板に
注入された混合ガス７１から紫外線を発生させるための
表示電極（対向電極）３３が設けられている。

【００３２】図２は、図１に示した放電型表示装置１の
１画素を拡大した部分断面図である（図１を用いて説明
した構成と同一の構成には、同一の符号を付して詳細な
説明を省略する）。

【００３３】図２に示されるように、前面基板１１は、
Ｘ軸方向に延出された表示電極１３、誘電体層１５、保
護膜１７およびＵＶ反射層１９からなる。また、誘電体
層１５内の所定の位置には、前面基板１１の表示面１１
ａ側に高電圧が漏洩することを防止するための電磁シー
ルドに利用されるワイヤ２１が所定の間隔で配列されて
いる。なお、ワイヤ２１は、複数のワイヤが所定の間隔
で配列されたワイヤ列を格子状に配列したものでもよ
い。

【００３４】背面板３１の対向電極３３は、前面基板１
１を表示面１１ａ側から見た状態で前面基板１１の表示
電極１３と交差する点に位置する各ドットの対応表示色
（Ｒ，Ｇ，Ｂのいづれか）を選択的に駆動する。なお、
対向電極３３は、カラー画像を表示可能とするために、
１画素あたり、Ｒ（赤）表示用、Ｇ（緑）表示用および
Ｂ（青）表示用である３本ずつ配置される。

【００３５】背面板３１の前面基板１１に面する側の面
にはまた、対向電極３３および背面板３１を覆うように
設けられた誘電体層３５が設けられている。すなわち、
対向電極３３の前面基板１１に面する側の面は、誘電体
層３５により、放電の際に生じる紫外線から保護されて
いる。

【００３６】背面板３１の前面基板１１と対向する面に
はさらに、対向電極３３と平行に、且つ所定の間隔とな
るよう配列された複数の隔壁（リブ）３７が設けられて
いる。

【００３７】背面板３１の前面基板１１と対向する面に
はまた、１本の対向電極３３と対向電極３３を挟む２つ
のリブ３７からなる放電室３９が形成されている。この
放電室３９の内壁には、Ｘｅが発生する紫外線により励
起されることで可視光を放射する蛍光層４１が形成され
ている。

【００３８】蛍光層４１は、平均粒径が３μｍ以下、好
ましくは２μｍ以下、より好ましくは１μｍ以下の球形
に形成された複数の球状蛍光体を所定の厚さに配列した
ものであって、蛍光層４１の蛍光体の厚さは、上述した
粒径の蛍光体を用いることにより、例えば５μｍに設定
される。また、カラー画像を表示可能とするために、放
電室３９毎に、Ｒ（赤）表示用、Ｇ（緑）表示用および
Ｂ（青）表示用の異なる発光特性の蛍光体４１（Ｒ，Ｇ
およびＢ）が、用いられる。

【００３９】放電室３９の内壁と蛍光層４１との間に
は、蛍光層４１が発生する可視光を前面基板１１に向け
て反射する可視光反射層４３が形成されている。なお、
蛍光層４１の放電室側の面は、例えばＭｇＯとＭｇＦ₂
を含む蛍光層保護膜４５により覆われている。

【００４０】可視光反射層４３は、蛍光層４１により発
生された可視光が背面板３１を通り抜けて（前面基板１
１の）表示面１１ａと逆向きの方向に放射されることを
防止することにより前面基板１１の表示面１１ａから目
視可能な表示光の光量を増大させるもので、例えばＡｌ
₂Ｏ₃（アルミナ）などの微小粒子反射材が利用され
る。なお、可視光反射層４３の厚さは、例えば１００ｎ
ｍより厚い場合に５０％以上を確保できるので、可視光
の中心波長が概ね５５０ｎｍである場合、可視光反射層
４３の厚さを２λとすれば、１．１μｍであり、反射層
４３を構成する反射材の粒径を詳述しない微小粒子製造
方法により、例えば５５０ｎｍとすることで可視光反射
層４３の厚さを薄くすることができ、放電室３９の放電
空間を増大するために有益である。

【００４１】可視光反射層４３と誘電体３５との間に
は、また、必用に応じて、所定厚さのＭｇＯ層が設けら
れてもよい。すなわち、ＭｇＯは、放電電圧を低下する
作用を有することから、背面板３１の放電室側にもＭｇ
Ｏ層を設けることで、発光効率をさらに、高めることが
できる。

【００４２】背面板３１の前面基板１１と反対側に位置
する面すなわち背面板３１の外側に面する側の面には、
図３および図４を用いて以下に説明する電子注入機構５
１が設けられている。

【００４３】図３は、図１および図２に示した放電型表
示装置１に適用可能な電子注入機構すなわち背面板３１
の前面基板１１と反対側の面に設けられる電子注入機構
すなわち電界放出型冷陰極アレイ５１を示す概略図であ
る。

【００４４】図３に示すように、電界放出型冷陰極アレ
イ５１は、表示装置１の背面板３１の前面基板１１と反
対側に位置する面に設けられたゲート電極部５３、ゲー
ト電極部５３（背面板３１）に対向配置され、任意の駆
動信号が印加されることで所定の電界を放出するもの
で、以下に詳述する電界放出型冷陰極部５５からなる。
なお、ゲート電極部５３は、第１の方向（Ｘ軸方向）に
延出された第１の給電線５３ａと、第１の給電線５３ａ
に接続されたゲート電極５３ｂからなる。また、第１の
給電線５３ａおよびゲート電極５３ｂは、例えばＴａ
（タンタル）またはＭｏ（モリブデン）等からなる金属
薄膜を周知の薄膜形成技術により２００ｎｍ程度の厚さ
に堆積し、周知のフォトリソグラフィ法を用いてパター
ニングすることにより形成される。この場合、ゲート電
極５３ｂには、以下に説明する絶縁層５９と一体に形成
され、以下に説明するカソード導電体５７ｂと各放電室
３９を介在させた状態で前面基板１１の表示電極１３と
の間の放電開始電圧を所定電圧以下に低下させることの
できる開口が形成される。なお、開口部の径は、例えば
１．５μｍである。

【００４５】電界放出型冷陰極部５５は、背面板３１の
所定の間隔をおいて配置された絶縁基板５１ａを含み、
基板５１ａ上にＸ軸方向と直交する第２の方向に所定の
間隔で設けられた第２の給電線５７ａと第２の給電線５
７ａに接続されたカソード導電体５７ｂ上に、（直接あ
るいは図示しない抵抗層を介して）電界放出型冷陰極５
５ａが形成されたものである。なお、電界放出型冷陰極
部５５とゲート電極部５３との間には、例えばＳｉＯ₂
等により構成され、厚さが１μｍ程度の絶縁層５９が設
けられている。また、絶縁基板５１ａとしては、例えば
厚さ１ｍｍの板ガラスが用いられ、第２の給電線５７ａ
およびカソード導電体ゲート電極５７ｂは、例えばＴａ
またはＭｏ等の金属薄膜を周知の薄膜形成技術により１
００ｎｍ程度の厚さに堆積したものを周知のフォトリソ
グラフィ法を用いてパターニングすることにより形成さ
れ、電界放出型冷陰極５５ａは、カソード導電体５７ｂ
の開口内に、周知の回転蒸着法等により、Ｍｏ等を、底
部の径が０．８μｍ、高さが０．８μｍ、冷陰極５５ａ
の先端とゲート電極５３ｂとの間の距離が０．２μｍ程
度となるようなコーン状に形成したものである。

【００４６】上述したカソード導電体５７ｂおよびゲー
ト電極５３ｂは、詳細には、画素を構成する単位、すな
わちＸ軸方向に関しては背面板３１の前面基板１１と面
する側に形成されている３つの放電室３９Ｒ，３９Ｇお
よび３９Ｂ毎に、Ｙ軸方向に関しては、前面基板１１の
表示電極１３で区分されるブロック毎に、例えば島状に
形成されている。なお、電界放出型冷陰極５５ａは、図
３では省略しているが、カソード導電体５７ｂの全てに
同様に形成されており、またゲート電極５３ｂの全てに
電界放出型冷陰極５５ａに対応する開口部が設けられて
いる。

【００４７】このように構成された電界放出型冷陰極ア
レイ（電子注入機構）５１は、前面基板１１の表示電極
１３をアノード電極として図５を用いて後段に詳述する
駆動回路により、放電室３９Ｒ，３９Ｇおよび３９Ｂの
それぞれを選択的に発光可能となる。なお、一例として
は、背面板３１と絶縁基板５１ａとの間の空間を１０^-9
Ｔｏｒｒとした高真空下で、ゲート電極５３ｂに８５Ｖ
の電圧を印加することで、任意の放電室３９Ｒ，３９Ｇ
および３９Ｂの蛍光面から可視光を出力可能である。ま
た、条件の最適化により、真空度を１０^-6Ｔｏｒｒ程度
に下げることも可能である。

【００４８】図５は、図１および図２に示した放電型表
示装置１に、画像を表示させる駆動回路の一例を示すブ
ロック図である。

【００４９】図５に示されるように、放電型表示装置１
には、表示電極１３に所定の電圧を供給する分配器１０
１、対向電極３３に所定の電圧を供給する分配器１０
３、冷陰極アレイ５１のゲート電極５３ｂおよびカソー
ド導電体５７ｂに所定電圧を供給する電子供給機構駆動
回路１０５、および外部からの画像信号に対応して各放
電室３９を選択的に放電させるために、電子供給機構駆
動回路１０５に向けて画像信号に対応する制御信号を出
力する画像信号処理回路１０７とが接続されている。な
お、画像信号処理回路１０７には、外部からの画像信号
を受け入れるビデオインタフェイス１０９を経由して画
像信号が入力される。

【００５０】主発振回路１１１は、例えば１３ないし２
５０ＭＨｚの周波数の信号のうちの任意の周波数を出力
可能に形成されている。なお、主発振回路１１１は、表
示電極（Ｘ軸）用と、対向電極（Ｙ軸）用に、２系統用
意されてもよい。

【００５１】ところで、主発振回路１１１が出力する出
力（ＲＦ）周波数の下限値は、図６（ａ）に示す等価回
路を考えるとき、以下に説明するように、放電のシース
の厚さに起因して生じる損失の大きさに基づいて規定さ
れるもので、損失の許容値を１０％とすると、好ましく
は１３．５６ＭＨｚ以上の周波数が必要となる。なお、
図６（ｂ）は、損失の大きさと、高周波（ＲＦ）出力の
周波数の関係を説明するグラフである。

【００５２】図６（ａ）に示した等価回路において、入
力端の端子電圧をＶ₁ 、出力端の端子電圧をＶ₂ 、損失
により生じる電圧降下をＶ_x とすると、

【数１】

【００５３】（１）式において、αを、√ｒｃｏｓ
｛（θ／２）＋πｋ｝、βを、√ｒｃｏｓ｛（θ／２）
＋πｋ｝、ｋを、ｋ＝０．２とし、ｒを、

【数２】

【００５４】θを、

【数３】

【００５５】として、インピーダンスの整合を取るため
に、１／ωＬ₁ ＝ωＣを満足するよう、αとβを、 α＝β＝（ωＬ₂ ／２Ｒ）^1/2 と設定すると、Ｖ₁ ＝１、および

【数４】

【００５６】が求められる。

【００５７】なお、ｌを、放電電極の長辺もしくはパネ
ルの長辺の長さ、Ｌ₁ ＝２００ｎＨ／ｃｍ（ナノヘンリ／センチメート
ル）Ｒ＝３．５ｋΩｃｍＣ＝６ｐＦ／ｃｍ（ピコファラド／センチメートル） ω＝２πｆｒａｄ／ｓｅｃＬ₂ ＝２．４ｎＨ／ｃｍとすると、｜Ｖ₂ ｜／｜Ｖ₁ ｜ ≧ ０．９を満足するＲＦ出力の周波数ｆの下限値は、図６（ｂ）
にも示したように、１３．５６ＭＨｚとなる。

【００５８】一方、主発振回路１１１が出力する出力周
波数の上限値は、表示装置１の大きさ、特に長さ方向の
最大値に起因して生じる定在波の影響をさけるために、
表示装置の１辺の長さの最大値を例えば１．２ｍとした
ときの波長から求められ、この例では、２５０ＭＨｚと
なる。

【００５９】従って、利用可能なＲＦ出力の周波数ｆ
は、１３．５６ＭＨｚ〜２５０ＭＨｚの範囲に定義され
る。

【００６０】なお、主発振回路１１１が出力する高周波
（ＲＦ）出力は、デューティ比を２０％以下としたパル
ス状出力である。また、デューティ比は、好ましくは１
０％以下、より好ましくは１％以下であって、表示装置
１の画面の大きさに基づいて、例えば０．０００１％よ
りも大きく設定される。これにより、ＲＦ出力の１周期
において、電荷の移動速度よりも高速のパルス状の駆動
信号がえられる。

【００６１】次に、図５に示した駆動回路を用いて、表
示装置１に任意の画像を表示させる方法を簡単に説明す
る。

【００６２】第１に、主発振回路１１１の出力信号を、
Ｘ軸側分配器１１３およびＹ軸側分配器１１５により、
表示電極１３および対向電極３３のそれぞれに分配して
供給する。この場合、両電極間には、各放電室３９のそ
れぞれでの放電を可能とする放電開始電圧よりも僅かに
低いか概ね等しい電圧であって、上述した１３．５６な
いし２５０ＭＨｚのうちの任意の周波数の電圧が印加さ
れる。

【００６３】次に、電子注入機構（冷陰極アレイ）５１
のゲート電極５３ｂおよびカソード導電体５７ｂを電子
供給機構駆動回路１０５により駆動して各放電室３９に
対し、アドレスを書き込む。これにより、任意の画素の
各放電室３９Ｒ，３９Ｇおよび３９Ｂで、選択的にまた
は所定の範囲で同時に放電が行れ、対応する放電室から
所定の色の画像光が発光される。

【００６４】以下、画像信号処理回路１０７により次の
画面に対応する制御信号が出力され、引き続く画像が順
に表示される。

【００６５】図７は、図１ないし図５に示した放電型表
示装置１において、各放電室３７内で発生される紫外線
の波長分布を示すグラフである。なお、図７において、
強度を示すスケールは、ピーク値を１として正規化した
ものである。

【００６６】図７から明らかなように、図１ないし図５
に示した放電型表示装置１においては、Ｘｅの分圧すな
わち放電制御ガスＮｅに対する主放電ガスＸｅの比率が
１５％ないし１００％の範囲で高めたことにより、周知
の放電型表示装置において発生される紫外線の内のＸｅ
^*共鳴線である１４７ナノメートル（以下、ｎｍと示
す）の波長の紫外線に加えて、Ｘｅ₂ ^*エキシマ発光によ
る１７２ｎｍの波長の紫外線が発生される。

【００６７】すなわち、混合ガスＧ中のＸｅの分圧を高
めることにより、従来は、ｅ＋Ｘｅ → ｅ＋Ｘｅ^* Ｘｅ^* → Ｘｅ＋波長１４７ｎｍの紫外線により、１４７ｎｍの波長の紫外線を得ていたが、Ｘｅ^* ＋２Ｘｅ → Ｘｅ₂ ^* ＋ＸｅＸｅ₂ ^* → ２Ｘｅ＋波長１７２ｎｍの紫外線により、１７２ｎｍの波長の紫外線が得られる。

【００６８】蛍光層４１の蛍光体を励起するエネルギー
は、Ｘｅ₂ ^*エキシマ発光により発生される波長１７２ｎ
ｍの紫外線の方が１４７ｎｍの紫外線に比較して低いこ
とから、発光効率が増大される。なお、図７に示される
ように、Ｘｅの分圧が１０％である場合には、１７２ｎ
ｍの波長の紫外線も発生されるが１４７ｎｍの紫外線も
多く含まれるので、Ｘｅの分圧としては２０％以上が好
ましい。

【００６９】ところで、図７に示した放電ガス中のＸｅ
の分圧と図５に示した駆動回路から供給される高周波出
力との間には、発光効率に関して相関が得られることが
認められる。すなわち、図８に示すように、Ｘｅの分圧
が低い場合（１０％）には、ＲＦ出力の大きさ（電力）
を増大させても発光効率が向上することがなく、Ｘｅの
分圧が高い場合（２０％）には、ＲＦ出力の大きさをＸ
ｅの分圧を１０％とした場合と同一とした場合であって
も、発光効率を概ね２倍に改善できる。しかも、Ｘｅの
分圧が高い場合（２０％）には、ＲＦ出力の大きさを増
大させることによる発光効率の低下が少ない。この結
果、放電室当たりの発光強度（輝度）は、ＲＦ出力の大
きさと発光効率の低下の関係を最適に設定することで、
Ｘｅの分圧が１０％である場合に比較して、概ね３倍に
増大させることができる。

【００７０】図９は、図５に示した駆動回路において、
高周波（ＲＦ）出力を供給する際に問題となるインピー
ダンスの整合を考慮したインピーダンス整合回路の一例
を示す概略図である。

【００７１】図５に示した駆動回路においては、表示電
極および対向電極に印加されるＲＦ出力の周波数は、既
に説明したように、１３ないし２５０ＭＨｚの高周波で
あることから、主発振回路１１１と分配器１０３および
１０１と分配器１０３および１０１とそれぞれの電極と
の間の給電線におけるインピーダンスをマッチングする
必要が生じる。

【００７２】このため、各給電線に、例えばチップコン
デンサあるいはチップインダクタ等の結合用の受動素子
１２１ａ，・・・，１２１ｎおよび１２３ａ，・・・，
１２３ｎを挿入することで、各給電線におけるインピー
ダンスを整合できる。

【００７３】これにより、表示装置１上の電極（画素）
位置に起因して発光輝度、すなわち画面の明るさが部分
的に変動することが防止できる。

【００７４】なお、図１０に示すように、図９で各給電
線に挿入した結合用受動素子に代えて、例えばストリッ
プ線路１３１ａ，・・・，１３１ｎおよび１３３ａ，・
・・，１３３ｎを各給電線に並列に挿入してもよい。こ
の方法によれば、ストリップ線路と給電線を同一の工程
で製造可能となる。

【００７５】また、図１１に示すように、表示電極１３
を予め２本ずつ並列に配列し、高周波（ＲＦ）出力を、
１本おきに給電してもよい。この場合、特に各放電室に
おける放電の広がりが抑えられることから、アドレスが
明確化される。なお、高周波（ＲＦ）出力が印加されな
い表示電極（ダミー電極）は、接地するものとする。

【００７６】しかしながら、図１０および図１１に示す
ように、ストリップ線路（あるいは平行のダミーの表示
電極）を各給電線（またはダミーの表示電極）に並列に
配列することは、前面基板１１の表示面１１ａの側から
表示装置１を見た場合に表示の明るさを支配する開口率
を制限することに他ならないことから、図１２に示すよ
うに、ストリップ線路あるいは平行（ダミー）給電線
を、背面板３１の背後に配列してもよい。この場合、ス
トリップ線路あるいは平行（ダミー）表示電極の材質、
厚さおよび幅を最適化することで、背面板３１に一体に
設けられる電子注入機構（電界放出型冷陰極アレイ）５
１のゲート電極５３ｂと共用することもできる。

【００７７】図１３は、図５に示した駆動回路の別の例
を説明するブロック図である。なお、図５に示したと同
一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００７８】図１３に示されるように、駆動回路２０１
は、表示電極１３に所定のタイミングで駆動電圧を印加
する列駆動回路２１１、対向電極３３に所定のタイミン
グで駆動電圧を印加する行駆動回路２１３のそれぞれ
は、例えば１００メガヘルツ（ＭＨｚ）の高周波信号を
発生する主発振回路１１１から出力されたＲＦ出力を、
表示電極１３（Ｘ軸方向）および対向電極３３（Ｙ軸方
向）のそれぞれに分配する分配器２２１および２２３と
それぞれの分配器と各電極との間に電極毎に設けられた
スイッチ回路２３１ａ，・・・，２３１ｎおよび２３３
ａ，・・・，２３３ｎを含み、画像信号処理回路１０７
の制御により、各スイッチ回路２３１ａ，・・・，２３
１ｎおよび２３３ａ，・・・，２３３ｎが選択的にオン
されることで、各放電室３９に画像信号に対応した放電
を引き起こす。なお、それぞれのスイッチ回路２３１
ａ，・・・，２３１ｎおよび２３３ａ，・・・，２３３
ｎには、主発振回路１１１が出力する高周波出力をスト
レスなく通過可能な高周波対応型のスイッチ回路が用い
られる。

【００７９】この方法によれば、表示電極１３と対向電
極３３のそれぞれにＲＦ出力を印加するタイミングを画
像信号処理回路１０７により最適化することで、ＲＦ信
号が任意の放電室３９を挟んで印加された瞬間に、その
放電室で放電を行わせることから、高速度で画像を表示
できる。

【００８０】図１４は、図５に示した駆動回路のさらに
別の例を説明するブロック図である。なお、図５に示し
たと同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省
略する。

【００８１】図１４に示されるように、駆動回路３０１
は、表示電極１３に所定のタイミングで駆動電圧を印加
するＸ軸方向発振回路３１１および対向電極３３に所定
のタイミングで駆動電圧を印加するＹ軸方向発振回路３
１３を有している。

【００８２】それぞれの発振回路３１１および３１３
は、各表示電極１３に高周波のＲＦ出力を供給する複数
の自己励振式発振器３２１ａ，・・・，３２１ｎおよび
３２３ａ，・・・，３２３ｎを含み、画像信号処理回路
１０７の制御により、各発振器３２１ａ，・・・，３２
１ｎおよび３２３ａ，・・・，３２３ｎから、選択的に
ＲＦ出力が所定時間出力されることで、各放電室３９に
画像信号に対応した放電を引き起こす。

【００８３】この方法によれば、図１３に示した例と同
様に、表示電極１３と対向電極３３のそれぞれにＲＦ出
力を印加するタイミングを画像信号処理回路１０７によ
り最適化することで、ＲＦ信号が任意の放電室３９を挟
んで印加された瞬間に、その放電室で放電を行わせるこ
とから、高速度で画像を表示できる。

【００８４】図１５は、図１４に示した駆動回路の変形
例を説明するブロック図である。なお、図５に示したと
同一の構成には、同じ符号を付して詳細な説明を省略す
る。

【００８５】図１５に示されるように、駆動回路４０１
は、表示電極１３に所定のタイミングで駆動電圧を印加
するＸ軸方向（表示電極）駆動回路４１１および対向電
極３３に所定のタイミングで駆動電圧を印加するＹ軸方
向（対向電極）駆動回路４１３を有している。

【００８６】それぞれの発振回路４１１および４１３
は、各表示電極１３に高周波のＲＦ出力を供給する複数
のインバータスイッチ回路４２１ａ，・・・，４２１ｎ
および４２３ａ，・・・，４２３ｎを含み、画像信号処
理回路１０７の制御により、各インバータスイッチ回路
４２１ａ，・・・，４２１ｎおよび４２３ａ，・・・，
４２３ｎから、選択的にＲＦ出力が所定時間出力される
ことで、各放電室３９に画像信号に対応した放電を引き
起こす。

【００８７】この方法によれば、図１３および図１４に
示した例と同様に、表示電極１３と対向電極３３のそれ
ぞれにＲＦ出力を印加するタイミングを画像信号処理回
路１０７により最適化することで、ＲＦ信号が任意の放
電室３９を挟んで印加された瞬間に、その放電室で放電
を行わせることから、高速度で画像を表示できる。

【００８８】図１６は、図１および図２に示した表示パ
ネルの別の実施の形態を示す概略図である。なお、図１
および図２に示した表示パネルと同一の構成には同じ符
号を付して詳細な説明を省略する。

【００８９】図１６に示されるように、表示装置５０１
は、入力された画像信号に対応する可視光を放射する前
面基板５１１、前面基板５１１に対して、例えば２００
μｍの間隔で対向され、前面基板５１１が表示する表示
光に対応する可視光を発生する背面板３１とを有してい
る。なお、背面板３１の前面基板５１１と反対の側とな
る面には、図３および図４を用いて説明した５１が設け
られている（省略）。

【００９０】前面基板５１１には、Ｘ軸方向に延出され
た表示電極１３、誘電体層１５、保護膜１７、ＵＶ反射
層１９および前面基板５１１の表示面１１ａ側に高電圧
が漏洩することを防止するための電磁シールドに利用さ
れるＩＴＯ（酸化インジウム薄膜）電極５２１が所定の
間隔で配列されている。なお、ＩＴＯ電極５２１は、格
子状に配列されてもよい。

【００９１】背面板３１には、１画素あたりに、Ｒ
（赤）表示用、Ｇ（緑）表示用およびＢ（青）表示用の
３本ずつの対向電極３３が配置されている。

【００９２】対向電極３３は、誘電体層３５により覆わ
れている。

【００９３】対向電極３３はまた、対向電極３３と平行
に、且つ所定の間隔となるよう配列された複数のリブ３
７により、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれの放電室３９Ｒ，
３９Ｇおよび３９Ｂに、１本ずつ収容されている。この
放電室３９の内壁には、Ｘｅが発生する紫外線により励
起されることで可視光を放射する蛍光層４１が形成され
ている。

【００９４】放電室３９の内壁と蛍光層４１との間に
は、蛍光層４１が発生する可視光を前面基板１１に向け
て反射する可視光反射層４３が、蛍光層４１の放電室側
の面には、例えばＭｇＯとＭｇＦ₂を含む蛍光層保護膜
４５が、それぞれ所定の厚さに堆積されている。

【００９５】図１６に示した構成によれば、前面基板５
１１の表示面１１ａの側からパネル５０１を見た場合に
表示の明るさを支配する開口率が低減されることが防止
できることから、表示面１１ａから見た明るさが増大さ
れる。

【００９６】図１７は、図１および図２に示した表示パ
ネルのさらに別の実施の形態を示す概略図である。な
お、図１および図２に示した表示パネルと同一の構成に
は同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

【００９７】図１７に示されるように、表示装置６０１
は、入力された画像信号に対応する可視光を放射する前
面基板６１１、前面基板６１１に対して、例えば２００
μｍの間隔で対向され、前面基板６１１が表示する表示
光に対応する可視光を発生する背面板３１とを有してい
る。なお、背面板３１の前面基板５１１と反対の側とな
る面には、図３および図４を用いて説明した５１が設け
られている（省略）。

【００９８】前面基板６１１には、Ｘ軸方向に延出され
た表示電極１３、誘電体層１５、保護膜１７、ＵＶ反射
層１９、および表示面１１ａ側から見た状態で背面板３
１のリブ３７上に位置するよう、かつリブ３７に対して
概ね平行に設けられ、表示面１１ａ側に高電圧が漏洩す
ることを防止するためのシールド電極６２１が配列され
ている。なお、シールド電極６２１の表示面１１ａ側に
は、表示面１１ａから見た状態で、表示面１１ａ側に生
じることのある乱反射を低減するために、図示しない黒
色のカバー部材が設けられてもよい。また、シールド電
極６２１に、反射率の低い、図示しない例えば黒色の外
被部材を設けてもよい。

【００９９】背面板３１には、１画素あたりに、Ｒ
（赤）表示用、Ｇ（緑）表示用およびＢ（青）表示用の
３本ずつの対向電極３３が配置されている。

【０１００】対向電極３３は、誘電体層３５により覆わ
れている。

【０１０１】対向電極３３はまた、対向電極３３と平行
に、且つ所定の間隔となるよう配列された複数のリブ３
７により、Ｒ，ＧおよびＢのそれぞれの放電室３９Ｒ，
３９Ｇおよび３９Ｂに、１本ずつ収容されている。この
放電室３９の内壁には、Ｘｅが発生する紫外線により励
起されることで可視光を放射する蛍光層４１が形成され
ている。

【０１０２】放電室３９の内壁と蛍光層４１との間に
は、蛍光層４１が発生する可視光を前面基板１１に向け
て反射する可視光反射層４３が、蛍光層４１の放電室側
の面には、例えばＭｇＯとＭｇＦ₂を含む蛍光層保護膜
４５が、それぞれ所定の厚さに堆積されている。

【０１０３】図１７に示した構成によれば、前面基板６
１１の表示面１１ａの側からパネル６０１を見た場合に
表示の明るさを支配する開口率が低減されることがない
ため、表示面１１ａから見た明るさが増大される。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のプラズ
マ放電型平面表示装置は、前面基板側に、放電により生
じる紫外線を背面板に設けられている蛍光体に向けて反
射する紫外線反射膜を有し、放電ガス中のＸｅの分圧を
１５％ないし２０％とし、表示電極を対向配置したこと
により、１３ＭＨｚよりも高い周波数の電圧により駆動
することにより、発光効率が向上できる。

【０１０５】また、放電室の背面に電界放出型冷陰極を
設けたことにより、任意の画素を、高速で選択的に発光
させることができる。

【０１０６】従って、発光効率および画面輝度が高く、
その反面消費電力が少なく、しかも表示画像の明るさが
均一で寿命の長い放電型平面表示装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のプラズマ放電型平面表示装置を示す
概略図。

【図２】図１に示した表示装置の単位画素を概略的に示
す部分断面図。

【図３】図１に示した表示装置に適用される電子注入機
構の一例を示す概略図。

【図４】図３に示した電子注入機構の構成を説明する概
略図。

【図５】図１および図２に示した表示装置の駆動回路の
一例を示すブロック図。

【図６】図１ないし図５に示した表示装置の駆動電圧の
周波数と損失の関係を説明する概略図。

【図７】図１ないし図５に示した表示装置の各放電室で
発生される紫外線の波長分布を示すグラフ。

【図８】図１ないし図５に示した表示装置の各放電室か
ら放射される可視光の発光効率と、放電室内に満たされ
る放電ガスのＸｅの分圧およびＲＦ出力との関係を示す
グラフ。

【図９】図５に示した駆動回路に適用可能なインピーダ
ンス整合回路の一例を示す概略図。

【図１０】図９に示したインピーダンス整合回路の別の
例を示す概略図。

【図１１】図９に示したインピーダンス整合回路の別の
例を示す概略図。

【図１２】図９に示したインピーダンス整合回路の別の
例を示す概略図。

【図１３】図５に示した駆動回路の別の実施の形態を説
明するブロック図。

【図１４】図５に示した駆動回路のさらに別の実施の形
態を説明するブロック図。

【図１５】図１４に示した駆動回路の変形例を説明する
ブロック図。

【図１６】図１および図２に示した表示パネルの別の実
施の形態を説明する概略図。

【図１７】図１および図２に示した表示パネルの別の実
施の形態を説明する概略図。

【符号の説明】

１ …放電型表示装置（プラズマ放電型平面表示装
置）、１１ …前面基板、１３ …表示電極、１５ …誘電体層、１７ …保護層、１９ …ＵＶ反射層（紫外線反射膜）、３１ …背面板、３３ …対向電極（表示電極）、３５ …誘電体層、３７ …リブ（障壁）、３９ …放電室、４１ …蛍光層、４３ …可視光反射層、４５ …保護膜、５１ …電界放出型冷陰極アレイ、５３ａ…第１の給電線、５３ｂ…ゲート電極、５５ …電界放出型冷陰極部、５７ａ…第２の給電線、５７ｂ…カソード導電体、５９ …絶縁層、１０１ …分配器、１０３ …分配器、１０５ …電子注入機構駆動回路、１０７ …画像信号処理回路、１０９ …ビデオインタフェース、１１１ …主発振回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者村田隆昭神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者寺井清寿神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者新海健神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号株式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者沖田裕二東京都府中市晴見町２丁目24番地の１東芝エフエーシステムエンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向配置される一対の基板と、前記基板間
に封入される放電用ガスと、前記一対の基板間に配置さ
れ、前記放電用ガスを励起させて紫外線を発生せしめる
励起手段と、前記紫外線に基づいて所定の可視光を放出
せしめる光変換手段とを備えた放電型平面表示装置にお
いて、前記励起手段として高周波の電力を用いたことを特徴と
する放電型平面表示装置。
【請求項２】前記励起手段である電極構成が対向配置さ
れた少なくとも一対の電極からなる対向放電型であるこ
とを特徴とする請求項１項記載の放電型平面表示装置。
【請求項３】前記高周波放電の放電周波数ｆが、１３Ｍ
Ｈｚ＜ｆ ≦ ２５０ＭＨｚの範囲であることを特
徴とする請求項１または２項記載の放電型平面表示装
置。
【請求項４】前記励起手段である高周波印加回路におい
て、給電線を整合回路の一部となるようにしたことを特
徴とする請求項１ないし３項のいづれかに記載の放電型
平面表示装置。
【請求項５】前記励起手段である高周波印加回路におい
て、前記基板の背面側に整合回路を設けたことを特徴と
する請求項１ないし４項のいづれかに記載の放電型平面
表示装置。
【請求項６】前記励起手段である高周波印加回路におい
て、前記基板の前面側もしくは背面側に給電される電極
と接地電位の電極を交互に配置することを特微とする請
求項１ないし５項のいづれかに記載の放電型平面表示装
置。
【請求項７】前記基板に電磁波シールドを行ったことを
特徴とする請求項１ないし６項のいづれかに記載の放電
型平面表示装置。
【請求項８】前記電磁波シールドとして、前面側に透明
な導電性膜を設けたことを特徴とする請求項７項記載の
放電型平面表示装置。
【請求項９】前記電磁波シールドとして、細いワイヤー
を格子状に配置したことを特微とする請求項７または８
項記載の放電型平面表示装置。
【請求項１０】前記電磁波シールドである細いワイヤー
の一部もしくは全ては、前記基板を前面側から見た状態
で、前記基板間に位置される隔壁と重なるように配置さ
れていることを特徴とする請求項７ないし９項のいづれ
かに記載の放電型平面表示装置。
【請求項１１】前記基板間に封入された放電用ガスを予
備電離させ、または放電維持のために、電子を注入する
ための電子源が前記基板に配置されていることを特徴と
する請求項１ないし１０項のいづれかに記載の放電型平
面表示装置。
【請求項１２】前記電子源として、電界放出型冷陰極構
造を前記基板の背面側に一体に設けたことを特徴とする
請求項１１項記載の放電型平面表示装置。
【請求項１３】前記電子源である電界放出型冷陰極構造
に用いられる制御信号線と前記電磁波シールドに用いら
れるワイヤ部材と、前記高周波印加回路において、前記
基板の背面側に設けられる整合回路の少なくとも一部を
共用する構造としたことを特徴とする請求項１１項記載
の放電型平面表示装置。
【請求項１４】前記励起手段は、補助励起手段をさらに
有することを特徴とする請求項２項記載の放電型平面表
示装置。
【請求項１５】前記補助励起手段は、前記基板間に封入
された放電用ガスを予備電離させ、または放電維持のた
めに、電子を注入する電界放出型冷陰極構造であって、
前記基板の背面側に一体に設けられることを特徴とする
請求項１４項記載の放電型平面表示装置。