(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する２つの電極を備え、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生する放電発生装置において、
前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する端が所定の曲率半径の回転双曲体形状を有し、中心軸を前記平板電極に垂直に向けて配置される電極と、からなり、
前記回転双曲体形状を有する端は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離の２倍未満であることを特徴とする放電発生装置。
【請求項２】
対向する２つの電極を備え、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生する放電発生装置において、
前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する面が所定の曲率半径の刃状体形状を有し、中心面を前記平板電極に垂直に、刃先を前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、
前記刃状体形状を有する面は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満であることを特徴とする放電発生装置。
【請求項３】
対向する２つの電極を備え、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生する放電発生装置において、
前記対向する２つの電極は、平板電極と、所定の曲率半径の円筒または円柱形状を有し、前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、
前記円筒または円柱形状を有する電極は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満であることを特徴とする放電発生装置。
【請求項４】
２つの電極を対向させて配置し、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生させる放電発生方法において、
前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する端が所定の曲率半径の回転双曲体形状を有し、中心軸を前記平板電極に垂直に向けて配置される電極と、からなり、
前記回転双曲体形状を有する端は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離の２倍未満であることを特徴とする放電発生方法。
【請求項５】
２つの電極を対向させて配置し、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生させる放電発生方法において、
前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する面が所定の曲率半径の刃状体形状を有し、中心面を前記平板電極に垂直に、刃先を前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、
前記刃状体形状を有する面は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満であることを特徴とする放電発生方法。
【請求項６】
２つの電極を対向させて配置し、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生させる放電発生方法において、
前記対向する２つの電極は、平板電極と、所定の曲率半径の円筒または円柱形状を有し、前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、
前記円筒または円柱形状を有する電極は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満であることを特徴とする放電発生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電発生装置および方法に関し、特に、低放電電流領域で安定に放電を維持することが可能な放電発生装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、壁掛ＴＶ等の研究・開発が進められ、その表示装置としてカラー・プラズマ・ディスプレイ・パネル（以下、カラーＰＤＰという。）が注目されている。カラーＰＤＰでは、放電により紫外線を発生させ、発生させた紫外線によって蛍光体を刺激して可視光を得るという方法で発色が行われる。また、このような放電の技術は、カラーＰＤＰのみならず、紫外線発生ランプやオゾン発生器など広範囲に利用されている。以下では、このような放電技術を利用した一例としてカラーＰＤＰについて説明する。
【０００３】
図１は、関  昌彦等著、“４２形ハイビジョンＤＣ−ＰＤＰの開発”、映像情報メディア学会誌、Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．２，ｐｐ．３０１〜３０９（２０００）（以下、文献１という。）に開示されたカラーＰＤＰの要部断面構造を示す斜視図である。カラーＰＤＰでは、放電により発生した紫外線が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）発光用の蛍光体で可視光に変換され、カラー画像が表示される。
【０００４】
ここで、紫外線を発生させる放電に必要な電極は、陽極１０と陰極１３とが互いに直交するように配置されている。これらの電極１０、１３を用いて放電させたときの放電形式は、武田  進著、“気体放電の基礎  改訂版”、東京電機大学出版局（１９９０）、第５章に開示されているグロー放電の領域に該当する。低気圧放電管におけるグロー放電の電流−電圧特性を図２に示す。
【０００５】
図３に、タケオ  カメガヤ等著、「カラーＰＤＰに関する基礎研究」、ＩＥＥＥトランザクション  オン  エレクトロン  デバイスズ、ＥＤ−２５巻、９号、１０９４−１１００頁、（１９７８）（Takeo KAMEGAYA, et al., “Basic Study on the Gas-Discharge Panel for Luminescent Color Display”，IEEE Transaction on Electron Devices, Vol. ED-25, No,9, pp．１０９４〜１１００（１９７８））に開示された放電電流−発光効率特性を示す。図３において、実線は輝度であり、破線は発光効率である。放電電流が少なくなるにつれて輝度は低下するが発光効率は上昇する。
【０００６】
ワイ．モトヤマ等著、「カラーＤＣ−ＰＤＰの寿命改善」、ＩＥＥＥ  トランザクション  オン  エレクトロン  デバイスズ、４２巻、５号、１００７−１００８頁、（１９９５）（Y. MOTOYAMA，et al.,“Improvement in life time of color DC PDP”，IEEE Transaction on Electron Devices，Vol．４２，No．5，pp．１００７〜１００８（１９９５））に開示された放電電流と寿命の関係を式（１）で示す。
【数１】
0004359013.tif 000002
ここで、Ｔは放電管の寿命、ｋ２は定数、ｘはキセノンガスの分圧、ｐは全圧力、Ｓは陰極面積、Ｉは放電電流である。式（１）によって、寿命Ｔは放電電流密度Ｉ／Ｓの３乗に反比例することが示されている。
【０００７】
また、上記文献１に開示されたＤＣ−ＰＤＰには、安定した放電電流を得るために放電電流を制限する、電流制限抵抗９が設けられている。そして、この電流制限抵抗９の抵抗値のばらつきは、セルの放電電圧等の放電特性に影響を与えることが知られている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のグロー放電形式の放電を発生させる放電発生装置では、発光効率は低放電電流領域で著しく上昇するが、安定な持続放電は得られないという問題がある。
また、放電発生装置の寿命Tは放電電流密度Ｉ／Ｓの３乗に反比例するため、定電流密度領域で放電させて寿命を長くしようとしても、従来のグロー放電形式では低電流密度領域で安定な持続放電は得られないという問題がある。
【０００９】
また、電流制限抵抗の抵抗値のばらつきはセルの放電電圧などの放電特性に影響を与えるため、良好な画像表示を実現するためには各セルの電流制限抵抗の抵抗値を高い精度で揃えなければならないという問題がある。
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、低電流密度領域で安定に放電を維持することによって、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生装置および方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の点を考慮して、請求項１に係る発明は、対向する２つの電極を備え、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生する放電発生装置において、前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する端が所定の曲率半径の回転双曲体形状を有し、中心軸を前記平板電極に垂直に向けて配置される電極と、からなり、前記回転双曲体形状を有する端は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離の２倍未満である構成を有している。
【００１１】
この構成により、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生装置を実現することができる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明は、対向する２つの電極を備え、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生する放電発生装置において、前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する面が所定の曲率半径の刃状体形状を有し、中心面を前記平板電極に垂直に、刃先を前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、前記刃状体形状を有する面は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満である構成を有している。
【００１５】
この構成により、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生装置を実現することができる。
【００１６】
また、請求項３に係る発明は、対向する２つの電極を備え、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生する放電発生装置において、前記対向する２つの電極は、平板電極と、所定の曲率半径の円筒または円柱形状を有し、前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、前記円筒または円柱形状を有する電極は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満である構成を有している。
【００１７】
この構成により、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生装置を実現することができる。
【００２０】
また、請求項４に係る発明は、２つの電極を対向させて配置し、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生させる放電発生方法において、前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する端が所定の曲率半径の回転双曲体形状を有し、中心軸を前記平板電極に垂直に向けて配置される電極と、からなり、前記回転双曲体形状を有する端は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離の２倍未満である構成を有している。
【００２１】
この構成により、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生方法を実現することができる。
【００２４】
また、請求項５に係る発明は、２つの電極を対向させて配置し、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生させる放電発生方法において、前記対向する２つの電極は、平板電極と、前記平板電極に対向する面が所定の曲率半径の刃状体形状を有し、中心面を前記平板電極に垂直に、刃先を前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、前記刃状体形状を有する面は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満である構成を有している。
【００２５】
この構成により、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生方法を実現することができる。
【００２６】
また、請求項６に係る発明は、２つの電極を対向させて配置し、前記対向する２つの電極間で放電させることによって紫外線を発生させる放電発生方法において、前記対向する２つの電極は、平板電極と、所定の曲率半径の円筒または円柱形状を有し、前記平板電極に平行に向けて配置される電極と、からなり、前記円筒または円柱形状を有する電極は前記平板電極に所定の電極間距離離れて対向し、前記所定の曲率半径は、前記電極間距離未満である構成を有している。
【００２７】
この構成により、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生方法を実現することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る放電発生装置について説明する。
図５から８は、本発明の第１の実施の形態に係る放電発生装置における電極の構成を模式的に示す図である。図５から８には、平板電極に対向し、所定の曲率を有する種々の電極が配置された電極構成が示されている。
【００３１】
図５には、図４に示すような平行平板電極の構成とは異なり、平板電極と対向する棒状の電極からなる構成が示され、この棒状の電極の平板電極側の端が曲率半径ρの回転双曲体をなす電極（以下、回転双曲体電極という。）が、その中心軸を平板電極に垂直に向けて配置された例が示されている。図５において、放電距離ｄは、平板電極の回転双曲体電極側の面と回転双曲体電極の平板電極側の端との間の最短距離である。ここで、電極間距離dと上記端部の曲率半径ρとは、ρ＜２dの関係にあるものとする。
【００３２】
このような電極構成を採用することにより、回転双曲体電極付近で電界が集中するため、グロー放電形式よりも電流密度が低いタウンゼント放電形式と同様に低電流密度の放電を維持することができる。また、タウンゼント放電より放電持続条件を広範囲に拡張することができる。同様のことが図６〜８に示す電極でも実現可能である。
【００３３】
図６は、刃先が曲率半径ρの双曲刃状体の電極（以下、双曲刃状体電極という。）が、その双曲刃状体電極の中心面を平板電極に垂直に、刃先を平板電極に平行に向けて配置された例が示されている。図６において、放電距離ｄは、平板電極の双曲刃状体電極側の面と双曲刃状体電極の刃先との間の最短距離である。ここで、電極間距離dと上記端部の曲率半径ρとは、ρ＜dの関係にあるものとする。
【００３４】
図７は、曲率半径ρの円筒体の電極（以下、円筒体電極という。）が、その円筒体電極を平板電極に平行に向けて配置された例が示されている。図７において、放電距離ｄは、平板電極の円筒体電極側の面と円筒体電極との間の最短距離である。ここで、電極間距離dと上記端部の曲率半径ρとは、ρ＜dの関係にあるものとする。なお、ここでは、円筒体の電極について説明したが、円柱状の電極であっても良い。
【００３５】
図８に、（ア）図５の回転双曲体電極に代えて対向する頂点が丸められて曲率半径ρの曲面となっている円錐体の電極を用いる例、（イ）図６の双曲刃状体電極に代えて対向する辺が丸められて曲率半径ρの曲面となっている三角柱の電極を用いる例、および（ウ）図７の円筒体電極に代えて対向する辺が丸められて曲率半径ρの曲面となっている六角柱の電極を用いる例を示す。図８において、電極間距離dと上記端部の曲率半径ρとは、ρ＜３dの関係にあるものとする。
【００３６】
上記のような電極構成を採用することにより、低電流密度の放電を維持することができるため、ワイ．モトヤマ等著、「カラーＤＣ−ＰＤＰの寿命改善」、ＩＥＥＥ  トランザクション  オン  エレクトロン  デバイスズ、４２巻、５号、１００７−１００８頁、（１９９５）（Y. MOTOYAMA，et al.,“Improvement in life time of color DC PDP”，IEEE Transaction on Electron Devices，Vol．４２，No．5，pp．１００７〜１００８（１９９５））に開示された放電電流と寿命の関係式（２）から定性的または定量的に示されるように、放電管の寿命を長くすることが可能となる。
【数２】
0004359013.tif 000003
ここで、Ｔは放電管の寿命、ｋ２は定数、ｘはキセノンガスの分圧、ｐは全圧力、Ｓは陰極面積、Ｉは放電電流である。式（２）によって、寿命Ｔは放電電流密度Ｉ／Ｓの３乗に反比例することが示されている。
【００３７】
また、図５〜８に示す電極構成を採用することによって、放電管の電圧電流特性を正特性とすることが可能となり、電流制限抵抗を必要とすることなく、低電流密度の放電を維持できる。
【００３８】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る放電発生装置および方法は、低電流密度領域において放電を安定に保持できるため、紫外線の発生効率を上昇させることができると共に、放電持続条件を広範囲に拡張できることから、放電維持条件に制約されることなく封入ガス組成、放電管構造や印加電圧の波形などを最適化できる。
【００３９】
また、この最適化は、紫外線の発生効率をさらに上昇させることを可能とすると共に、放電管の使用目的に応じて最適化することができる。
また、放電動作を安定に低電流密度領域にできるため、放電管の寿命を長くすることができる。
さらに、電界を集中させる構造の電極を使用することにより、放電管の電圧電流特性は正特性になり、電流制限抵抗を必要としないことから、各セルの放電特性のばらつきを無くすと共に、パネルの製作コストを下げることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、低電流密度領域で安定に放電を維持することによって、紫外線の発生効率の向上および放電管の長寿命化を可能とすると共に、放電管の電圧電流特性を正特性にすることによって、電流制限抵抗を必要とせず、各セルの放電特性のばらつきを無くし、パネルの製造コストの低下が可能な放電発生装置および方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のプラズマ・ディスプレイ・パネルの要部断面構造の一例を示す斜視図である。
【図２】低気圧放電管における電流と電圧関係を示す図である。
【図３】放電電流と発光効率との関係を示す図である。
【図４】平行平板電極の配置を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る放電発生装置および方法における平板電極と回転双曲体電極の配置を示す模式図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る放電発生装置および方法における平板電極と双曲刃状体電極の配置を示す模式図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る放電発生装置および方法における平板電極と円筒体電極の配置を示す模式図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る放電発生装置および方法における平板電極と他の形状の電極の配置を示す模式図である。
【符号の説明】
１  表示セル
２  補助セル
３  前面板
４  蛍光体層
５  絶縁層
６  背面板
７  補助陽極母線
８  表示陽極母線
９  抵抗
１０  陽極
１１  隔壁
１２  プライミングリブ
１３  陰極
【図１】
0004359013.tif 000004
【図２】
0004359013.tif 000005
【図３】
0004359013.tif 000006
【図４】
0004359013.tif 000007
【図５】
0004359013.tif 000008
【図６】
0004359013.tif 000009
【図７】
0004359013.tif 000010
【図８】
0004359013.tif 000011