JP2000223037A

JP2000223037A - 放電セル及びプラズマアドレス電気光学装置

Info

Publication number: JP2000223037A
Application number: JP2444899A
Authority: JP
Inventors: Osamu Sakai; 道酒井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】【課題】放電を生じせしめるのに必要な電圧または電
気エネルギーが低い放電セル及びそれを用いたプラズマ
アドレス電気光学装置を提供する。【解決手段】放電セル内の電極１ａ、１ｂが対向配置
されている場合に、隔壁２ａ〜２ｃの壁内部または壁外
面に、１または２以上の平面状導体４ａ、４ｂを電極表
面に垂直に設ける。または、放電セル内の電極１ａ、１
ｂが並設されている場合に、隔壁２ａ〜２ｃの壁内部ま
たは壁外面に、１または２以上の平面状導体４ａ、４ｂ
を電極表面に平行に設ける。この平面状導体により放電
セル外部に電気的エネルギーが漏れるのを防ぐ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電セル及びプラ
ズマアドレス電気光学装置に関し、より詳しくはスイッ
チング素子やディスプレイ等の表示装置に好適に用いら
れる放電セル及びそれを用いたプラズマアドレス電気光
学装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放電セルは、放電工学の用語で言うとこ
ろのグロー放電現象またはアーク放電現象を利用したも
のであり、従来から蛍光ランプ等の照明分野や継電管等
の大電力電気系統分野で広く利用されてきた。

【０００３】この放電セルの概略構造は、図１０（ａ）
に示すように、ガラス等の誘電体からなる隔壁２ａ、２
ｂ、２ｃを用いて閉空間（容器）３を形成し、その中
に、通常大気圧よりも減圧された放電可能なガス（Ｎ
ｅ、Ａｒ等）を封入し、さらに、容器内部に電極１ａ、
１ｂを設置したものである。そして、その仕組みは、マ
イナス側のカソード電極とプラス側のアノード電極に電
圧を印加して絶縁破壊に至らせ、放電を開始させるとい
うものである。なお、この図において、５はアノード電
極に対するカソード電極への印加電圧回路を示し、１０
は電気力線を示す。

【０００４】このように放電を起こすことによって放電
中の励起粒子が発する光や、励起粒子が発する紫外線に
よる蛍光体の発光を照明として利用することができる。
さらに、一旦放電が始まると放電空間のインピーダンス
が無限大からほぼ０へと劇的に変化することからスイッ
チング素子として使用することができ、サイラトロン等
の名称で継電管として利用されてきた。

【０００５】近年、このような放電セルは、その大きさ
を数十μｍ〜数百μｍという小さなものとし、ＰＡＬＣ
（プラズマアドレス液晶）等のプラズマアドレス電気光
学装置やＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）等のよ
うに、大画面で平面型の表示装置において、主要構成部
品として利用されている。

【０００６】すなわち、ＰＡＬＣにおいてはＴＦＴ（薄
膜トランジスタ）液晶表示装置におけるＴＦＴ部分のス
イッチング作用を放電セルで代替することにより、大型
液晶表示装置を実現可能としている。ＰＤＰにおいては
蛍光ランプと同様に、放電から生じる紫外線で微小放電
セルの壁に塗布された蛍光体を発光させ、その放電セル
を平面上にマトリックス状に多数配置することによりテ
レビジョンやディスプレイ機能を実現している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のＰＡＬＣやＰＤ
Ｐの課題として、消費電力の低減化と放電セルの駆動電
源の低電圧化が挙げられる。現在のＰＡＬＣやＰＤＰで
は、放電セルを駆動するために２００Ｖ〜４００Ｖの電
圧が必要であり、ディスプレイとして使用するためには
このような高電圧をパルス的に印加する必要がある。高
電圧のパルス印加には専用の集積回路素子が使用される
が、耐圧が高いほど高価であり、周辺回路の耐圧維持に
も問題が生じてくる。

【０００８】放電開始時にそのような高電圧が必要とさ
れる理由の１つは、カソード・アノード両電極間の空間
が誘電体の壁で構成されて電気的遮蔽が行われておら
ず、電気エネルギーが電界という形で放電空間以外の領
域に無駄に発散していることである。

【０００９】そのような高電圧を低減するための方法と
して、ＰＤＰの分野では、例えばＡ．Ｓｏｂｅｌ，
ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎＰｌａｓ
ｍａＳｃｉｅｎｃｅ１９（１９９１）１０３２、特開
平４−２６９４２６号公報及び特開平４−１２９１３１
号公報等に、”ＤＩＸＹ”構造という形状またはそれと
類似の構造の放電セルが提案されている。これは、光源
の分野で言うところの始動補助用電極（例えば電気学会
編「照明光学（改訂版）」（１９９６年））を取り付け
たものと類似の構造である。

【００１０】すなわち、図１１（ａ）に示すように、ト
リガー電極１１という放電始動用の平面状電極と取り付
けて、まずトリガー電極１１とカソード電極１ａの間に
電圧を印加して予備放電を起こす。そして、図１１
（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、そこで発生した
荷電粒子を利用してその後のカソード電極１ａ・アノー
ド電極１ｂ間の放電開始電圧を低くするというものであ
る。この図において、１２は放電領域を示す。

【００１１】これは、「放電空間に荷電粒子が存在する
とそこでは放電開始電圧を低くすることができる」とい
う一般的な放電の性質を利用したものである。この”Ｄ
ＩＸＹ”構造でのトリガー電極や光源分野での始動補助
用電極の構造では、それら予備放電誘発用の電極と電圧
印加電極とが放電空間を介してつながっており、さら
に、電極上に誘電体が被覆された状態となっている。

【００１２】しかし、この構造には以下に示すような問
題点があった。まず、予備放電誘発用の電極を用いた場
合、放電開始電圧を低減する効果はあるものの、予備放
電時荷電粒子が蓄積される面が荷電粒子によるスパッタ
リング現象によって損傷されてしまう。また、予備放電
を起こすために別途電圧印加用の駆動回路を設ける必要
がある。また、予備放電を起こすための余分な時間が必
要となり、表示装置として用いる場合にはその明るさが
低下してしまう。さらに、”ＤＩＸＹ”構造におけるト
リガー電極１１はアノード電極１ｂから見てカソード電
極１ａよりも向こう側に設置されているため、カソード
電極・アノード両電極間に発生する電気エネルギー（電
界）が放電空間以外の領域に漏れるのを防止する効果は
期待できない。

【００１３】本発明は、このような従来技術の課題を解
決すべくなされたものであり、電気エネルギーが放電空
間以外の領域に漏れるのを防いで放電を生じせしめるの
に必要な電圧または電気エネルギーを減少させることが
でき、スパッタリング現象による損傷が生じず、さら
に、予備放電のための駆動回路や余分な時間が不要な放
電セル及びその放電セルを用いたプラズマアドレス電気
光学装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の放電セルは、隔
壁で囲まれた閉空間内に放電可能な気体が封入され、該
閉空間内に設置された複数の電極間に電圧を印加して該
閉空間内を放電状態とする放電セルであって、各閉空間
内の電極がその表面を対向させて配置され、該隔壁の壁
内部または壁外面に１または２以上の平面状導体が、該
電極表面に垂直に設けられ、そのことにより上記目的が
達成される。

【００１５】本発明の放電セルは、隔壁で囲まれた閉空
間内に放電可能な気体が封入され、該閉空間内に設置さ
れた複数の電極間に電圧を印加して該閉空間内を放電状
態とする放電セルであって、各閉空間内の電極がその表
面を同じ方向に向けて並設され、該隔壁の壁内部または
壁外面に１または２以上の平面状導体が、該電極表面に
平行に設けられ、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１６】前記平面状導体の面積が、前記各閉空間内
の電極間の面積以上であるのが好ましい。

【００１７】前記平面状導体の電位が、前記各閉空間内
の電極のいずれかと同電位であるのが好ましい。

【００１８】前記閉空間内部、前記隔壁の壁内部、壁内
面、壁外面または壁外面近傍に、外部回路との接続端子
を１または２以上有し、各接続端子間、または該接続端
子の一方と前記電極の間のインピーダンスが放電の有無
によって変化する構成とすることができる。

【００１９】前記平面状導体が透光性を有していてもよ
い。

【００２０】本発明のプラズマアドレス電気光学装置
は、本発明の放電セルにおいて、前記隔壁の壁内面の１
つを前記接続端子として機能させ、該隔壁の壁外面と表
示選択用電極とが間隔を開けて配置され、両者の間隙に
液晶配向膜と液晶層を有し、そのことにより上記目的が
達成される。

【００２１】前記表示選択用電極が前記平面状導体とし
て兼用されていてもよい。

【００２２】前記表示選択用電極の前記隔壁とは反対側
にカラーフィルタを有し、さらに、前記液晶層に垂直に
光を入射させる光源を有していてもよい。

【００２３】前記電極の形状がストライプ状であり、各
電極が平行に配置された前記放電セルの複数が平面上に
整列した構造を有していてもよい。

【００２４】前記平面状導体と前記ストライプ状電極と
の間隔が電極間の距離よりも短いのが好ましい。

【００２５】前記平面状導体と前記ストライプ状電極と
の間隔が電極間の距離の１／２よりも短いのが好まし
い。

【００２６】前記閉空間の形状が管状であり、その両端
部に前記電極が１つずつ配置され、前記平面状導体が前
記隔壁内部に該閉空間を包むように複数設けられた前記
放電セルの複数が平面上に整列した構造を有していても
よい。

【００２７】以下に、本発明の作用について説明する。

【００２８】本願発明者が標準的な放電セル内外の電界
の様子を詳細に調べたところ、以下のような知見が新た
に得られた。

【００２９】即ち、図１０（ａ）に示すように、複数の
電極１ａ、１ｂが配置された放電セルにおいて、隔壁２
ａ〜２ｃが誘電体のみで構成されている場合、電気力線
１０はカソード電極１ａを始点、アノード電極１ｂを終
点として存在する。このときの電界強度は電気力線１０
の密度で表現される。絶縁破壊を起こして放電を生成す
る電界は放電セル内の閉空間３の電界であるのに対し、
図１０（ｂ）に示すように、放電セル外にも電気力線１
０が広がって電界が存在している。その広がりは、電極
表面に平行な方向である。電気的エネルギーは（電界の
２乗）×誘電率／２であるので、放電セル外には放電開
始に役に立たない電気エネルギーが無駄に存在している
ことになる。

【００３０】そこで、本発明にあっては、図１（ａ）に
示すように、対向配置された電極１ａ、１ｂ表面に垂直
に、隔壁２ａ、２ｂの内部または隔壁２ａ、２ｂの外面
に１または２以上の平面状導体４ａ、４ｂを設置する。
この平面状導体４ａ、４ｂを越えて電界が広がることは
なく、電極表面に平行な方向に広がろうとする電界が抑
えられる。このように電界の広がりを抑えることによ
り、電気的エネルギーの散逸が抑制され、その結果、図
１（ｂ）に示すように放電セル内の電界強度が強くな
る。

【００３１】図１に示したような２次元構造の放電セル
を考えた場合、放電セル内の電界強度の最大値は、平面
状導体を１枚設置した場合には約１．３倍に大きくな
り、２枚設置した場合には約２倍に大きくなる。従っ
て、平面状導体４ａ、４ｂを設置することにより、カソ
ード電極１ａとアノード電極１ｂの間に印加される絶縁
破壊電圧をもたらす電圧を低くすることができる。

【００３２】或いは、図２（ａ）に示すように、並設さ
れた電極１ａ、１ｂ表面に平行に、隔壁２ａ、２ｂの内
部または隔壁２ａ、２ｂの外面に１または２以上の平面
状導体４ａを設置する。この場合、電気力線１０はカソ
ード電極１ａを始点、アノード電極１ｂを終点として存
在しており、電極表面に垂直な方向に広がっているが、
平面状導体４ａを越えて電界が広がることはなく、電極
表面に垂直な方向に広がろうとする電界が抑えられる。
このように電界の広がりを抑えることにより、電気的エ
ネルギーの散逸が抑制され、その結果、図２（ｂ）に示
すように放電セル内の電界強度が強くなる。従って、平
面状導体４ａを設置することにより、カソード電極１ａ
とアノード電極１ｂの間に印加される絶縁破壊電圧をも
たらす電圧を低くすることができる。

【００３３】本発明にあっては、上記平面状導体４ａ、
４ｂと電極１ａ、１ｂとが誘電体からなる隔壁２ａ〜２
ｃでつながっており、”ＤＩＸＹ”構造等のように予備
放電誘発用電極と電極との間が主として空間で占められ
ている構造とは大きく異なる。従って、本発明の場合に
は、平面状導体４ａ、４ｂと電極１ａ、１ｂとの間で放
電は発生せず、スパッタリング現象等の好ましくない現
象は生じ得ない。また、”ＤＩＸＹ”構造等では、予備
放電誘発用電極に電圧を印加するための駆動回路が必要
であるが、本発明における平面状導体は主放電のための
電気エネルギーを無駄にしないためのものであり、機能
的に全く異なるため、駆動回路を別途必要としない。さ
らに、本発明の放電セルをＰＤＰ等の光源として用いる
場合、”ＤＩＸＹ”構造等のように予備放電の時間を要
しないので、表示の明るさが低下することもない。

【００３４】平面状導体の面積は、各閉空間内の電極間
の面積以上であるのが好ましい。その理由は、平面状導
体の面積を電極間の面積以上にすれば、平面状導体によ
り電極間の空間を覆うことができるので、平面状導体と
電極との間の空間から漏れ出す電気的エネルギーが少な
くなるからである。

【００３５】平面状導体の電位は、各閉空間内の電極の
いずれかと同電位であるのが好ましい。平面状導体を浮
遊電位にしておくと、外部回路との間で絶縁破壊を防ぐ
必要が生じるからである。特に制約が無い場合には、平
面状導体の電位をアノード電位、すなわち接地電位とす
るのが好ましい。

【００３６】このように構成された本発明の放電セル
は、発光源としてＰＤＰ等に用いることができる。

【００３７】さらに、図３に示すように、閉空間内部、
隔壁の壁内部、壁内面、壁外面または壁外面近傍に、外
部回路との接続部７を有する接続端子６を１または２以
上設けることにより、各接続端子間、または接続端子の
一方と電極の間のインピーダンスが放電の有無によって
変化するのを利用して、スイッチング素子として用いる
ことができる。

【００３８】このとき、平面状導体４ａとして透明導電
膜やメッシュ状導体等、透光性を有するものを用いる
と、スイッチング素子が透光性となって目立たなくなる
ので、好ましい。

【００３９】このようなスイッチング素子としての放電
セルは、ＰＡＬＣとして利用するのに特に適している。
例えば、図３に示すように、上記隔壁のうちの１つ２ｂ
の壁内面６を接続端子として機能させ、その隔壁２ｂの
壁外面と表示選択用電極９を間隔を開けて配置して、両
者の間隙に液晶配向膜と液晶層８を設けることによりＰ
ＡＬＣとなる。

【００４０】このとき、図２及び図４に示すように、表
示選択用電極９を電極１ａ、１ｂの表面と平行に設ける
ことにより、表示選択用電極９を平面状導体としても機
能させることができる。さらに、図２に示すように、表
示選択用電極９と反対側の隔壁２ａに平面状導体４ａを
設けることにより、２枚の平面状導体を設けたのと同様
に、さらに電気的エネルギーの閉じ込め効果が高くなっ
て放電電圧を低下させることができる。

【００４１】このようなＰＡＬＣにカラーフィルタと光
源を設けることにより、カラー型ＰＡＬＣが得られ、大
幅に表示品位を向上させることができる。

【００４２】有効な電極形状の１つとしては、図５に示
すようなストライプ状のものが挙げられる。このような
ストライプ状の電極１ａ、１ｂによれば、電界の広がり
が２次元的になり、３次元的な広がりの場合に比べて平
面状導体による電気的エネルギーの閉じ込め効果が高く
なるからである。

【００４３】このようなストライプ状電極１ａ、１ｂを
有するＰＡＬＣの場合、平面状導体４ａからストライプ
状電極１ａ、１ｂまでの距離が遠いと、電気的エネルギ
ーの閉じ込め効果が小さくなるからである。図６に、電
極間隔を一定にしてストライプ状電極１ａ、１ｂと平面
状導体４ａとの距離を変化させ、電界強度の最大値を測
定した結果を示す。この図６から、ストライプ状電極１
ａ、１ｂと平面状導体４ａとの間隔を電極間の距離より
も短くすれば、電界強度が顕著に強くなることがわか
る。

【００４４】さらに、図６から、ストライプ状電極１
ａ、１ｂと平面状導体４ａとの間隔を電極間の距離の１
／２よりも短くすれば、電界強度がさらに強くなること
がわかる。この場合、ストライプ状電極１ａ、１ｂと平
面状導体４ａの間に存在する誘電体（隔壁）材料として
絶縁破壊強度が高いものを選択するのが好ましい。

【００４５】図７及び図８に示すように、隔壁２ａ〜２
ｄで囲まれた管状の放電セルの両端部に電極１ａ、１ｂ
を１つずつ配置し、管状の閉空間３を包むように平面状
導体４ａ〜４ｃ、９を設けてもよい。この場合、平面状
導体４ａ〜４ｃ、９により電気的エネルギーが単一放電
セル内の閉空間３に閉じ込められるので、長い管状放電
セルにおいても放電可能となり、隣接チャネルとのクロ
ストークを防止できる。さらに、このようなドット状電
極１ａ、１ｂによれば、ストライプ状電極を用いた場合
に電極部で減少していた開口率が飛躍的に向上する。

【００４６】

【発明の実施の形態】以下に、図面を参照しながら本発
明の実施形態について説明する。

【００４７】（実施形態１）図１（ａ）は本実施形態の
放電セルの構造を示す断面図である。

【００４８】この放電セルは、隔壁２ａ、２ｂ、２ｃで
囲まれた閉空間３内に放電可能なガスが封入され、さら
に、カソード電極１ａ及びアノード電極１ｂが対向配置
されている。そして、隔壁２ａ、２ｂ内部には、平面状
導体４ａ、４ｂが埋め込まれている。

【００４９】この放電セルは、ＤＣ型ＰＤＰに適用可能
な放電セル形状及び寸法を有しており、本実施形態では
閉空間内の寸法を１００μｍ×１００μｍ×２５０μｍ
とした。なお、ガス圧を調整することで、閉空間の寸法
を数十μｍ〜数百μｍの範囲で可変であることを確認し
ている。放電可能なガスとしてはＨｅガスを２００Ｔｏ
ｒｒで用いた。

【００５０】カソード電極１ａの材料としてはＮｉを用
い、アノード電極１ｂの材料としてはＮｉまたはＩＴＯ
（酸化インジウムチタン）を用いた。アノード電極１ｂ
の材料としてＮｉ及びＩＴＯのいずれを用いた場合でも
放電特性に差は見られなかった。

【００５１】平面状導体４ａ、４ｂとしてはＩＴＯまた
はＡｌをガラス板上に配置し、その上に塗布厚５０μｍ
でガラスペーストを塗布して隔壁を形成することによ
り、隔壁厚み２ｍｍのガラスからなる隔壁２ａ、２ｂに
平面状導体４ａ、４ｂを埋め込んだ。平面状導体４ａ、
４ｂの材料としては、ＳｎＯ₂やＺｎＯ等の透明金属、
ＮｉやＡｇ等の不透明金属等を用いてもよく、導電率さ
え確保できれば、どのような材料を用いてもよい。隔壁
２ａ、２ｂの材料としては、ガラス、アルミナ、ポリイ
ミド等、各種誘電体や酸化物、有機化合物等が使用可能
である。

【００５２】上記平面状導体の数を０、１（図１の平面
状導体４ａ、４ｂのどちらか一方を設けた場合）、２
（図１の平面状導体４ａ、４ｂを両方とも設けた場合）
と変化させたときの放電開始電圧を下記表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】この表１から明らかように、平面状導体を
設けることによって放電開始電圧が最大で７０Ｖ減少し
た。

【００５５】このとき、平面状導体の電位を浮遊電位の
ままにした場合と、アノード電極１ｂと同じ接地電位に
した場合との違いはほとんど無かった。このように、平
面状導体の電位は放電開始特性には特に影響を与えない
ので、外部回路と接続する都合に応じて、電極と同電位
にすることが可能である。

【００５６】なお、ＰＤＰにおいて、カソード電極１
ａ、アノード電極１ｂがディスプレイ面に垂直な方向に
並んでいる場合には、平面状導体を隣接放電セル間を分
離している隔壁内に埋め込む構造とすることができる。
さらに、この実施形態では１ｍｍ以下の放電セルを作製
したが、相似形であれば、寸法とは関係なく同様の効果
が得られることは自明である。

【００５７】（実施形態２）本実施形態では、図１に示
した２枚の平面状導体４ａ、４ｂの面積を電極間の面積
に対して変化させて放電セルを作製した。平面状導体４
ａ、４ｂの電位は接地電位とした。それ以外は実施形態
１と同様の構造とした。

【００５８】各放電セルの放電開始電圧を下記表２に示
す。

【００５９】

【表２】

【００６０】この表２から明らかなように、平面状導体
４ａ、４ｂの面積が電極１ａ、１ｂ間の面積以上である
領域で、特に放電開始電圧が低下した。

【００６１】（実施形態３）本実施形態では、図３に示
すように、隔壁２ｂの内部に外部回路との接続端子６を
埋め込んだ。それ以外は実施形態１と同様の構造とし
た。

【００６２】この場合にも、実施形態１と同様に、放電
開始電圧を低下させることができた。そして、放電発生
時に、接続端子６とアノード電極１ｂの間のインピーダ
ンスを外部回路との接続部７の位置で測定したところ、
インピーダンスは最小で１０Ωを示した。このインピー
ダンスの値は、平面状導体４ａの有無に関わらず一定で
あった。従って、スイッチング機能をより低電圧で実現
できるスイッチング素子として使用可能なことがわかっ
た。

【００６３】この平面状導体４ａをＩＴＯ等の光透過性
が高い材料で構成すると、さらに応用用途を広げること
ができる。例えば、ディスプレイ分野の他、窓ガラスや
ショウウィンドウ等の光透過性が前提となる分野におい
て、透光性を損なわないスイッチング素子として使用す
ることができる。

【００６４】（実施形態４）図２及び図５は本実施形態
のプラズマアドレス電気光学装置の構造を示す断面図で
ある。この図２は、放電セルの長手方向と垂直な方向の
断面図であり、実際には放電セルが数百以上整列してい
るが、ここではそのうちの３つの部分を示している。ま
た、図５は１つの放電セル部分を示している。

【００６５】このプラズマアドレス電気光学装置は、管
状の放電セルが平面状に整列している。放電セルは、隔
壁２ａ、２ｂ、２ｃで囲まれた閉空間３内に放電可能な
ガスが封入され、ストライプ状のカソード電極１ａ及び
アノード電極１ｂが並設されている。これらの電極１
ａ、１ｂは外部のパルス電圧印加回路とつながってお
り、１０μｓのパルス幅で電圧が印加される。電極が取
り付けられた隔壁２ａの内部には、平面状導体４ａが埋
め込まれている。

【００６６】本実施形態では閉空間内の寸法を、断面部
２００μｍ×８００μｍ、長手方向２５ｃｍ、電極間距
離を２５０μｍとした。なお、ガス圧を調整すること
で、閉空間の寸法は変更可能であり、断面部長さ及び電
極間距離数十μｍ〜数百μｍの範囲で可変であり、長手
方向長さは１０ｃｍ〜１００ｃｍの範囲で可変であるこ
とを確認している。放電可能なガスとしてはＸｒガスを
２５Ｔｏｒｒで用いたが、１５Ｔｏｒｒ〜５０Ｔｏｒｒ
の範囲でも使用可能である。また、他の稀ガス（Ｈｅ、
Ａｒ、Ｎｅ等）についても使用可能である。

【００６７】ストライプ状のカソード電極１ａ及びアノ
ード電極１ｂの材料としてはＮｉを用いた。平面状導体
４ａとしては厚み１μｍのＩＴＯをスパッタリング法に
よりガラス板上に真空蒸着し、その上にガラスを主成分
とするペースト材を５０μｍ塗布して焼成することによ
り隔壁２ａに平面状導体４ａを埋め込んだ。なお、他の
方法によっても同様の構造を実現することは可能であ
る。隔壁２ａに対向する隔壁２ｂとしては、厚さ５０μ
ｍの薄型ガラスを用いた。隔壁２ａ〜２ｃの材料として
は、ガラス、アルミナ、ポリイミド等、各種誘電体や酸
化物、有機化合物等も使用可能である。

【００６８】この放電セルの上には液晶分子配向機能を
有する配向膜と液晶層８が設けられ、さらにその上には
放電セルの長手方向と垂直な方向にストライプ状の表示
選択用電極９が設けられている。この表示選択用電極９
は外部回路と接続されており、０Ｖ〜±７０Ｖの電圧が
印加される。これにより、薄板ガラスの内側面６がスイ
ッチング素子の仮想接続端子として働き、放電セルが液
晶層に電圧を印加するためのスイッチング素子として働
く。

【００６９】上記電極１ａ、１ｂの下方に設けた平面状
導体の有無によって、放電開始電圧と一様放電電圧がど
のように変化するかを調べた結果を下記表３に示す。な
お、放電開始電圧とは、管状の放電セルのいずれか一部
で放電が発生したときの電圧を示し、一様放電電圧と
は、放電セル全体に放電が広がり、そのスイッチング作
用によってどの部分でも液晶の駆動が可能となる最低電
圧を示す。

【００７０】

【表３】

【００７１】この表３から明らかように、平面状導体を
設けることによって放電開始電圧及び一様放電電圧共、
１０Ｖ〜１２０Ｖ低下した。

【００７２】また、カソード電極とアノード電極の間隔
を固定して、電極と平面状導体の距離を変化させた場合
について、放電開始電圧と一様放電電圧がどのように変
化するかを調べた結果を上記表３に同時に示す。

【００７３】上記表３から明らかなように、電極と平面
状導体の距離が電極間隔よりも短くなると電圧の低下が
顕著になった。従って、電極と平面状導体との距離は、
電極間隔よりも短くするのが有効であることがわかる。
さらに、電極と平面状導体の距離が電極間隔の１／２よ
りも短くなると、電圧の低下が１００Ｖを越えた。一般
に、パルス電圧発生電源として使用されるドライバ素子
は電圧が１００Ｖ刻みで市販されているので、電圧が１
００Ｖ低下することによってカソード電圧印加用のドラ
イバ素子を低電圧用の安価なものに交換することが可能
となった。

【００７４】（実施形態５）本実施形態では、図４に示
すように電極１ａ、１ｂの下方に平面状導体を設けてい
ないものを作製した。さらに、比較例として図９に示す
ように電極１ａ、１ｂを隔壁２ｃ上に設けたものを作製
した。それ以外は実施形態４と同様の構造とした。この
図４及び図９は、放電セルの長手方向と垂直な方向の断
面図であり、実際には放電セルが数百以上整列している
が、ここではそのうちの３つの部分を示している。

【００７５】各プラズマアドレス電気光学装置の放電開
始電圧と一様放電電圧を下記表４に示す。

【００７６】

【表４】

【００７７】この表４から明らかように、図４の構造の
方が放電開始電圧が約４０Ｖ低くなっており、一様放電
電圧も約５０Ｖ低くなっている。これは、図９の構造で
は電極１ａ、１ｂの表面と表示選択用電極９とが平行な
位置関係にあり、表示選択用電極９が平面状導体の役割
をも果たしている結果と考えられる。一方、図９の構造
では、電極１ａ、１ｂの表面と表示選択用電極９は平行
な位置関係に無く、表示選択用電極９が平面状導体の役
割を全く果たしていない。従って、図４に示した電極１
ａ、１ｂと表示選択用電極９の配置の方が好ましいと言
える。なお、図９に示すようにカソード電極１ａ、アノ
ード電極１ｂが隔壁２ｃ上に並んでいる場合には、平面
状導体を隣接放電セル間を分離している隔壁２ｃ内に埋
め込む構造とすることができる。

【００７８】（実施形態６）本実施形態では、図７及び
図８に示すように、ドット形状のカソード電極１ａ及び
アノード電極１ｂを管状の放電セルの両端部（隔壁２ｄ
部分）に１つずつ配置し、下方の隔壁２ａ、左右の隔壁
２ｃに埋め込んだ平面状導体４ａ〜４ｃと表示選択用電
極９としても機能する平面状導体によって管状の閉空間
３を包むようにした。この図７は、放電セルの長手方向
の断面図であり、実際には放電セルが紙面と垂直方向に
数百以上整列している。また、図８は１つの放電セル部
分を示している。

【００７９】このプラズマアドレス電気光学装置の動作
について、実施形態４のものと共に下記表５に示す。

【００８０】

【表５】

【００８１】この表５に示すように、実施形態６では実
施形態４の構造に比べて電極間隔が３桁上昇するため、
ガス圧力を約３桁低下させた。放電開始電圧は実施形態
４と実施形態６とで同様であるが、一様放電電圧は実施
形態６の方が低い。これは、放電が発生すると放電セル
内全体で放電するためである。さらに、実施形態６で
は、開口率が大幅に上昇している。これは、ストライプ
状電極の場合には電極部分により開口率が低下するが、
ドット状電極の場合には開口率が左右隔壁部のみで決ま
るからである。さらに、懸念される隣接放電セルでのク
ロストークも発生しなかった。これは、左右隔壁部２
ｂ、２ｃにも平面状導体４ｂ、４ｃを設けることによ
り、電気的エネルギーが単一放電セル内に閉じ込められ
たからである。

【００８２】なお、上記実施形態１〜実施形態６では電
極が放電空間に露出しており、所謂ＤＣ駆動が行われる
放電セル及びプラズマアドレス電気光学装置について説
明したが、電極が放電空間に露出していない、所謂ＡＣ
駆動が行われる放電セル及びプラズマアドレス電気光学
装置についても本発明は適用可能である。

【００８３】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明による場合
には、各隔壁内に対向配置された電極表面に垂直に、隔
壁の内部または隔壁の外面に１または２以上の平面状導
体を設置する。或いは、各隔壁内に並設された電極表面
に平行に、隔壁の内部または隔壁の外面に１または２以
上の平面状導体を設置する。これにより電界が放電セル
の外に広がるのを抑えて、放電を生じせしめるのに必要
な電圧または電気的エネルギーを通常よりも減少させる
ことが可能となる。本発明の放電セルによれば、”ＤＩ
ＸＹ”構造等のようにスパッタリング現象等の好ましく
ない現象は生じず、駆動回路を別途必要とせず、さら
に、予備放電の時間も要しない。

【００８４】従って、この放電セルを用いた本発明のプ
ラズマアドレス電気光学装置によれば、消費電力を低減
して、さらに明るい表示を得ることができる。しかも、
低電圧動作が可能であるので電圧印加回路の価格を低下
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である放電セルの概略構成
とその電気力線を示す断面図、及び電界強度分布を示す
図である。

【図２】本発明の一実施形態であるプラズマアドレス電
気光学装置の概略構成とその電気力線を示す断面図、及
び電界強度分布を示す図である。

【図３】本発明の一実施形態であるスイッチング素子用
放電セルの概略構成とその電気力線を示す断面図であ
る。

【図４】実施形態５のプラズマアドレス電気光学装置の
概略構成を示す断面図である。

【図５】図２のプラズマアドレス電気光学装置の概略構
成を示す斜視図である。

【図６】図３の放電セルまたは図５のプラズマアドレス
電気光学装置において、電極間距離を固定したときの平
面状導体と電極の距離に対する放電セル内の電界の最大
値の変化を示すグラフである。

【図７】実施形態６のプラズマアドレス電気光学装置の
概略構成を示す断面図である。

【図８】図７のプラズマアドレス電気光学装置の概略構
成を示す斜視図である。

【図９】比較例のプラズマアドレス電気光学装置の概略
構成を示す断面図である。

【図１０】従来の放電セルの概略構成とその電気力線を
示す断面図、及び電界強度分布を示す図である。

【図１１】従来の放電セルの一例である”ＤＩＸＹ”構
造について、放電開始に至る経過の概略を説明するため
の図であり、その概略断面構成とその印加電圧波形を示
す図である。

【符号の説明】

１ａカソード電極１ｂアノード電極２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ隔壁３閉空間４ａ、４ｂ、４ｃ平面状導体５アノード電極に対するカソード電極への印加電圧回
路６接続端子７外部回路との接続部８液晶分子配向機能を有する配向膜と液晶層９表示選択用電極１０電気力線１１トリガー電極１２放電領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隔壁で囲まれた閉空間内に放電可能な気
体が封入され、該閉空間内に設置された複数の電極間に
電圧を印加して該閉空間内を放電状態とする放電セルで
あって、各閉空間内の電極がその表面を対向させて配置され、該
隔壁の壁内部または壁外面に１または２以上の平面状導
体が、該電極表面に垂直に設けられている放電セル。
【請求項２】隔壁で囲まれた閉空間内に放電可能な気
体が封入され、該閉空間内に設置された複数の電極間に
電圧を印加して該閉空間内を放電状態とする放電セルで
あって、各閉空間内の電極がその表面を同じ方向に向けて並設さ
れ、該隔壁の壁内部または壁外面に１または２以上の平
面状導体が、該電極表面に平行に設けられている放電セ
ル。
【請求項３】前記平面状導体の面積が、前記各閉空間
内の電極間の面積以上である請求項１または請求項２に
記載の放電セル。
【請求項４】前記平面状導体の電位が、前記各閉空間
内の電極のいずれかと同電位である請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載の放電セル。
【請求項５】前記閉空間内部、前記隔壁の壁内部、壁
内面、壁外面または壁外面近傍に、外部回路との接続端
子を１または２以上有し、各接続端子間、または該接続
端子の一方と前記電極の間のインピーダンスが放電の有
無によって変化してスイッチング素子として機能する請
求項１乃至請求項４のいずれかに記載の放電セル。
【請求項６】前記平面状導体が透光性を有する請求項
５に記載の放電セル。
【請求項７】請求項５または請求項６に記載の放電セ
ルにおいて、前記隔壁の壁内面の１つを前記接続端子と
して機能させ、該隔壁の壁外面と表示選択用電極とが間
隔を開けて配置され、両者の間隙に液晶配向膜と液晶層
を有するプラズマアドレス電気光学装置。
【請求項８】前記表示選択用電極が前記平面状導体と
して兼用されている請求項７に記載のプラズマアドレス
電気光学装置。
【請求項９】前記表示選択用電極の前記隔壁とは反対
側にカラーフィルタを有し、さらに、前記液晶層に垂直
に光を入射させる光源を有する請求項７または請求項８
に記載のプラズマアドレス電気光学装置。
【請求項１０】前記電極の形状がストライプ状であ
り、各電極が平行に配置された前記放電セルの複数が平
面上に整列した構造を有する請求項７乃至請求項９のい
ずれかに記載のプラズマアドレス電気光学装置。
【請求項１１】前記平面状導体と前記ストライプ状電
極との間隔が電極間の距離よりも短い請求項１０に記載
のプラズマアドレス電気光学装置。
【請求項１２】前記平面状導体と前記ストライプ状電
極との間隔が電極間の距離の１／２よりも短い請求項１
０に記載のプラズマアドレス電気光学装置。
【請求項１３】前記閉空間の形状が管状であり、その
両端部に前記電極が１つずつ配置され、前記平面状導体
が前記隔壁内部に該閉空間を包むように複数設けられた
前記放電セルの複数が平面上に整列した構造を有する請
求項７乃至請求項９のいずれかに記載のプラズマアドレ
ス電気光学装置。