JP2762035B2

JP2762035B2 - 表示放電管用冷陰極の製造方法

Info

Publication number: JP2762035B2
Application number: JP12580494A
Authority: JP
Inventors: 正光青木; 聰渡辺; 宏倉上
Original assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Okaya Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-05-16
Filing date: 1994-05-16
Publication date: 1998-06-04
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JPH07312167A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、表示放電管用冷陰極
の製造方法に係り、特に、陰極基体の表面に、放電電圧
の低減及び耐スパッタ性の向上を実現するエミッタ層を
被着形成して成る表示放電管用冷陰極の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】直流駆動型のプラズマディスプレイパネ
ルや、ネオンパイロットランプなどの表示放電管には、
Ｎｉ、Ｆｅ等の導電材料よりなる冷陰極が用いられてい
る。また、これらの導電材料は、一般に、仕事関数が
大きく放電電圧が高い、融点が低くイオン衝撃に弱い
ため放電によるスパッタが激しい、といった問題がある
ため、従来は、仕事関数が小さくて融点の高いエミッタ
物質を冷陰極表面に被着させてエミッタ層を形成し、以
って放電電圧の低減及び耐スパッタ性の向上を実現して
いた。また、このエミッタ層を構成するエミッタ物質の
一つとして、ＬａＢ₆（六硼化ランタン）が用いられて
いた。

【０００３】確かに、このＬａＢ₆は、融点が約２６０
０゜Ｃと比較的高く、イオン衝撃による磨耗が少ないと
いう特性を備えている。ところが、ＬａＢ₆の仕事関数
は、必ずしも十分に小さいとは言い難く（約２．７ｅ
Ｖ）、したがって放電電圧の低減については、なお不満
の残るものであった。また、ＬａＢ₆は導電性が良好で
あるため、エミッタ層の一部分が通電しただけで放電が
実現されることとなり、放電による負グローを冷陰極上
に広く均一に発生させることができず、これが輝度ムラ
の原因となる点で問題であった。

【０００４】そこで、このＬａＢ₆に、ＢａＡｌ₂Ｏ₄を
混合した物質によってエミッタ層を形成する試みがなさ
れている。すなわち、ＢａＡｌ₂Ｏ₄は、ＬａＢ₆よりも
仕事関数が格段に小さく、放電電圧を低減させる働きが
顕著であるため、両者を適当な比率で混合することによ
り、エミッタ物質全体の仕事関数の低下が図れる。ま
た、ＢａＡｌ₂Ｏ₄は酸化物であり、それ自体導電性に欠
けるため、ＬａＢ₆単体を用いた場合に比べ、エミッタ
層全体の導電性が低下することとなる。したがって、必
要な電流量を確保するためエミッタ層の表面全域が放電
に関与することとなり、結果的に負グローを広い範囲に
発生させることが可能となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このＬ
ａＢ₆とＢａＡｌ₂Ｏ₄の混合物より成るエミッタ物質
は、その融点が極めて高いため、これを冷陰極の表面に
被着させることは、非常な困難を伴うものであった。例
えば、上記エミッタ物質を適当なビークルを用いてペー
スト状と成し、陰極基体の表面に厚膜印刷等で付着させ
た後に、これを焼成してエミッタ層を形成するには、高
周波加熱等の高温加熱処理を施す必要があり、そのため
の大掛かりな設備が必要となる。また、プラズマディス
プレイパネル用の冷陰極の場合には、予め陰極基体を形
成したガラス基板全体を加熱する必要があり、この結果
ガラス基板が変形する虞れがあった。上記エミッタ物質
を、プラズマ溶射によって陰極基体の表面に被着させる
方法もあるが、被着領域を厳密に制御することが困難で
あるため、プラズマディスプレイパネルにおいては、放
電セルのドット・ピッチを高精細化（０．３１mm以下）
することができず、表示の細密化に対応できない憾みが
あった。

【０００６】さらに、紫外線放射用のＸｅガスを封入す
ると共に、冷陰極周辺に蛍光体を配置し、放電により発
生した紫外線で蛍光体を励起し、以って所望の発光色を
得る所謂紫外線発光型の表示放電管において、冷陰極の
エミッタ層をＬａＢ₆とＢａＡｌ₂Ｏ₄の混合物質によっ
て形成した場合には、時間の経過に伴い、その輝度が低
下したり、発光色が変化するといった問題が生じる。発
明者達は、この原因を究明するため種々検討を重ねた結
果、紫外線放射ガスであるＸｅが、エミッタ物質を構成
するＬａＢ₆に次第に吸着されてしまう事実を、ＸＭＡ
（Ｘ線マイクロアナライザ）を用いて実証した。すなわ
ち、Ｘｅの量が減少し、紫外線の発生量が低下するた
め、蛍光体からの発光量自体が減少し、表示管の輝度低
下等が生じるのである。

【０００７】本発明は、上記従来例の欠点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、仕事関数が
小さくて耐スパッタ性に優れると共に、Ｘｅを吸着する
ことのないエミッタ物質を、高温加熱処理やプラズマ溶
射以外の方法によって陰極基体の表面に被着させ得る技
術を実現することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る表示放電管用冷陰極の製造方法は、陰
極基体の表面にエミッタ層を形成して成る表示放電管用
冷陰極の製造方法において、導電性材料よりなる陰極基
体の表面に、ＧｄＢ₆（六硼化ガドリニウム）と、Ｂａ
Ａｌ₂Ｏ₄（アルミン酸バリウム）と、焼成により金属酸
化物となる有機金属と、溶剤とを混合して成るペースト
を塗布して乾燥させ、これを上記有機金属の分解温度以
上の温度で加熱して焼成させることを特徴とする。上記
有機金属としては、例えば、ＡｌやＳｉのアルコキシド
又はカルボン酸塩が該当する。あるいは、アルカリ土類
金属元素、アルカリ金属元素、希土類元素のアルコキシ
ド又はカルボン酸塩など、焼成することによってエミッ
タ特性を備えた金属酸化物となる物質を選択してもよ
い。

【０００９】

【作用】ＧｄＢ₆は、ＬａＢ₆と同じ希土類元素の六硼化
物に属し、ＬａＢ₆と同様、耐スパッタ性に優れてい
る。また、ＧｄＢ₆には、ＬａＢ₆のように、Ｘｅを吸着
するという性質がないため、ＧｄＢ₆を含むエミッタ物
質を、紫外線放射ガスとしてＸｅを封入した紫外線放射
型の表示放電管に用いても、Ｘｅの減少に伴う表示特性
の劣化が生じることはない。

【００１０】また、ＧｄＢ₆は、仕事関数が必ずしも十
分に小さいとはいえない点、あるいは導電性が良好すぎ
て表示放電管に輝度ムラが生じ易い点においてもＬａＢ
₆と共通するが、ＢａＡｌ₂Ｏ₄と混合されることによ
り、これらの欠点は解消されている。

【００１１】さらに、ＧｄＢ₆とＢａＡｌ₂Ｏ₄の混合物
質自体は融点が高く、したがってそれ自体を溶融して陰
極基体の表面に被着させることは、ＬａＢ₆とＢａＡｌ₂
Ｏ₄との混合物質の場合と同様、非常な困難を伴う。し
かしながら、上記のように、ＧｄＢ₆とＢａＡｌ₂Ｏ₄の
混合物質に有機金属（例えばＡｌのアルコキシド）を混
入し、これを該有機金属の分解温度以上で加熱すると、
金属酸化物（Ａｌ₂Ｏ₃）が生成され、この金属酸化物が
ＧｄＢ₆及びＢａＡｌ₂Ｏ₄の粒子を固定するバインダと
して機能するため、ＧｄＢ₆及びＢａＡｌ₂Ｏ₄自体を溶
融しなくても、陰極基体の表面にエミッタ層を強固に形
成することができる。しかも、上記有機金属の分解は、
約１００゜Ｃ程度の比較的低い温度で加熱処理すれば実
現できるため、表示放電管の製造過程における通常の作
業温度（４００゜Ｃ〜６００゜Ｃ）で十分対応できる。

【００１２】また、エミッタ物質を含んだペーストを陰
極基体に塗布して焼成するよう構成したため、例えば厚
膜印刷技術を用いて、その被着領域を極めて微細に制御
することができる。したがって、本発明をプラズマディ
スプレイパネルの冷陰極に応用すれば、放電セルのドッ
ト・ピッチの高精細化を実現できる。

【００１３】

【実施例】以下において、この発明に係る表示放電管用
冷陰極の製造方法を、添付図面に基づいて説明する。図
１は、表示放電管としてドット・マトリクスタイプの直
流駆動型プラズマディスプレイパネル（以下「ＤＣ−Ｐ
ＤＰ」と称する）を用いた例を示すものである。このＤ
Ｃ−ＰＤＰ10は、平板ガラス等の絶縁材よりなる背面基
板12と、同じく平板ガラス等の透明絶縁材よりなる前面
基板14を、所定の間隙を隔てて対向配置し、両基板周縁
を低融点ガラス等の図示しない封着材によって封止して
気密容器16を形成し、該気密容器16の内部空間に放電ガ
スを封入して成る。この放電ガスは、紫外線放射ガスと
してのＸｅに、Ｈｅ，Ａｒ，Ｎｅ等を混合したものより
なる。

【００１４】上記背面基板12の対向面には、図２に示す
ように、Ａｇ・Ｐｄ系ペースト等よりなる帯状の陰極基
体18ａが、複数本並設されている。また、各陰極基体18
ａの表面には、エミッタ物質としてのＧｄＢ₆とＢａＡ
ｌ₂Ｏ₄の粒子を、バインダとしての金属酸化物によって
結合した構造を備えたエミッタ層18ｂが形成されてい
る。この陰極基体18ａと、該陰極基体18ａの表面を被覆
するエミッタ層18ｂによって、ＤＣ−ＰＤＰ10の冷陰極
18が構成される。

【００１５】上記前面基板14の対向面には、ＮＥＳＡ膜
（ＳｎＯ₂）やＩＴＯ膜（Ｉｎ₂Ｏ₃・ＳｎＯ₂）等よりな
る帯状の透明陽極20が、複数本並設されている。また、
各透明陽極20間を仕切る第１の隔壁22ａと、各透明陽極
20を長さ方向に所定の間隔で区切る第２の隔壁22ｂを備
えた格子状のバリアリブ22が形成されている。このバリ
アリブ22は、ガラス等の絶縁材によって構成されてい
る。さらに、バリアリブ22の第１の隔壁22ａと第２の隔
壁22ｂとの交点部分には、ガラス等の絶縁材よりなるス
ペーサ24が形成されている。

【００１６】冷陰極18と透明陽極20とは、それぞれ所定
の距離を隔てて交差するよう対向配置されており、各交
差部分毎に、バリアリブ22によって囲繞された放電セル
26がドット・マトリクス状に多数形成されている。図示
は省略したが、各放電セル26内には、所望の発光色に対
応した蛍光体が被着されている。また、スペーサ24の端
面は背面基板12の対向面に当接しているため、第１の隔
壁22ａ及び第２の隔壁22ｂの各端面と背面基板12の対向
面との間には、スペーサ24の高さに相当する間隙28が形
成される。

【００１７】しかして、図示しない電源より、透明陽極
20及び冷陰極18間に直流電圧が印加されると、放電セル
26内で放電が生成し、紫外線が発生する。この紫外線が
放電セル26内の蛍光体を励起し、所定の発光色を有する
光が透明陽極20及び前面基板14を透過して外部に放射さ
れる。この電圧印加を、図示しない制御・駆動回路を介
して選択的に実行することにより、所望の放電セル26に
おいて放電発光を生成させ、前面基板14上に任意の文字
や図形を表示することができる。なお、上記間隙28を介
して、各放電セル26間におけるイオンの流通が確保され
る。

【００１８】上記冷陰極18は、以下の手順で形成され
る。まず、背面基板12の対向面に、Ａｇ・Ｐｄ系ペース
トを厚膜印刷して陰極基体18ａの素地を塗布し、これを
乾燥後に焼結させて陰極基体18ａを形成する。つぎに、
この陰極基体18ａの表面に、エミッタ物質を含有したペ
ーストを厚膜印刷により、約２０μｍ程度の厚さで被着
させる。このペーストは、希釈用のシンナーを含んだ溶
剤に、ＧｄＢ₆粒子とＢａＡｌ₂Ｏ₄粒子を所定の割合で
混合したエミッタ物質を約５０〜５４重量％、Ａｌのア
ルコキシドあるいはカルボン酸塩を約２重量％添加させ
たものよりなり、ある程度の粘性を有している。このペ
ーストを印刷した後、１５０゜Ｃの温度で約１０分間乾
燥させた後、５００゜Ｃ以上の温度で１０分間加熱して
焼成させることにより、冷陰極18は完成する。この焼成
過程で、上記Ａｌのアルコキシドあるいはカルボン酸塩
が分解されてＡｌ₂Ｏ₃となり、これがエミッタ物質（Ｇ
ｄＢ₆及びＢａＡｌ₂Ｏ₄）の粒子を強固に結合させるバ
インダとして機能することとなる。また、上記焼成過程
において、ペースト中の溶剤は燃焼される。なお、Ｇｄ
Ｂ₆粒子とＢａＡｌ₂Ｏ₄粒子の混合比率は、特に限定さ
れるものではなく、種々の放電条件との兼合いにより適
宜設定可能である。ただし、一般的には、ＧｄＢ₆粒子
の比率をＢａＡｌ₂Ｏ₄粒子の比率よりも高く設定するほ
うが、良好なエミッタ特性を実現できるといえる。

【００１９】上記においては、エミッタ物質の粒子を結
合させるバインダ形成用に、Ａｌのアルコキシドあるい
はカルボン酸塩をペーストに混入する例を示したが、本
発明はこれに限定されるものではない。すなわち、焼成
によって金属酸化物となる有機金属であれば、バインダ
形成用の物質として広く採用できるものであり、Ｓｉ、
アルカリ土類金属元素、アルカリ金属元素又は希土類元
素のアルコキシドあるいはカルボン酸塩等が該当する。

【００２０】例えば、Ｂａ（バリウム）のアルコキシド
である酪酸バリウムと、Ｓｒ（ストロンチウム）のアル
コキシドであるプロピオン酸ストロンチウムの混合物
を、バインダ形成用物質としてペーストに混入し、これ
らのアルコキシドの分解温度（約１００゜Ｃ）以上で加
熱すれば、酸化バリウムと酸化ストロンチウムの複合金
属酸化物（ＢａＯ・ＳｒＯ）よりなるバインダが形成さ
れる。他の有機金属としては、バリウムラウリルオキシ
ド（ＢａＯ形成用）、バリウムオクチラート（ＢａＯ形
成用）、カプリン酸マグネシウム（ＭｇＯ形成用）、酪
酸バリウムと酪酸ランタンとの混合物（ＢａＯ・Ｌａ₂
Ｏ₃形成用）が挙げられる。

【００２１】なお、上記金属酸化物（ＢａＯ・ＳｒＯ、
ＢａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ・Ｌａ₂Ｏ₃）は、自身が優れた
エミッタ特性を備えているため、これらをＧｄＢ₆及び
ＢａＡｌ₂Ｏ₄を結合するバインダとして採用することに
より、冷陰極18における放電電圧の低減や耐スパッタ性
の向上がより効果的に実現できる。

【００２２】本発明は、上記のＤＣ−ＰＤＰ10のみなら
ず、ネオンパイロットランプ、グローランプ、数字表示
放電管等の各種表示放電管に組み込まれる冷陰極の製造
にも応用できるものである。例えば、図３に示すよう
に、ジュメット線よりなる一対の導入線30，30の先端
に、Ｎｉ等の導電性物質よりなる棒状の電極基体32ａ，
32ａを接続し、該電極基体32ａ，32ａの表面にエミッタ
層32ｂ，32ｂを形成して放電電極32，32と成し、両放電
電極32，32を所定の放電間隙34を隔てて平行に配置し、
これを円筒状ガラス管の上下両端を融着させて形成した
気密容器36内に所定の放電ガスと共に封入したタイプの
表示放電管38にも適用できる。すなわち、上記放電電極
32は、電極基体32ａの表面に、ＧｄＢ₆及びＢａＡｌ₂Ｏ
₄と、焼成により金属酸化物となる有機金属と、適当な
溶剤とを混合して成るペーストを塗布して乾燥させた
後、上記有機金属の分解温度以上の温度で加熱し、電極
基体32ａの表面にエミッタ層32ｂを焼結させることによ
って形成される。なお、この表示放電管38を直流駆動す
る場合には、一方の放電電極32が冷陰極となり、交流駆
動する場合には、電源の極性変化に伴って交互に冷陰極
32となる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、比較的
低い温度での焼成によって、ＧｄＢ₆とＢａＡｌ₂Ｏ₄の
粒子を金属酸化物のバインダで強固に結合して成るエミ
ッタ層を、冷陰極の表面に形成することができる。すな
わち、表示放電管製造過程における通常の作業温度で十
分対応できるため、高温加熱処理のための特別な設備を
用意する必要がなく、表示放電管の形状が熱変形する虞
れもない。

【００２４】また、ＧｄＢ₆とＢａＡｌ₂Ｏ₄を含んだペ
ーストを、陰極基体に塗布して焼成することでエミッタ
層が形成されるため、例えば厚膜印刷技術を用いれば、
エミッタ層の形成領域を極めて微細に制御することがで
きる。したがって、本発明をプラズマディスプレイパネ
ルにおける冷陰極の形成に応用すれば、放電セルのドッ
ト・ピッチを高精細化することができる。

【００２５】さらに、エミッタ物質に含まれるＧｄＢ₆
には、ＬａＢ₆と異なり、Ｘｅを吸着するという性質が
ないため、本発明を、Ｘｅを封入した紫外線放射型の表
示放電管に用いても、Ｘｅの減少に伴う表示特性の劣化
が生じることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によって形成された冷陰極を備えた表示
放電管の一例を示す概略断面図である。

【図２】上記表示放電管の冷陰極を示す概略斜視図であ
る。

【図３】本発明によって形成された冷陰極を備えた表示
放電管の他の例を示す概略断面図である。

【符号の説明】

10 ＤＣ−ＰＤＰ 12 背面基板 14 前面基板 16 気密容器 18 冷陰極 18ａ陰極基体 18ｂエミッタ層 32 放電電極 32ａ電極基体 32ｂエミッタ層 38 表示放電管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−281532（ＪＰ，Ａ) 特開平３−145030（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−180046（ＪＰ，Ａ) 特開平７−230768（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 9/02,11/02,17/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】陰極基体の表面にエミッタ層を形成して
成る表示放電管用冷陰極の製造方法において、導電性材
料より成る陰極基体の表面に、ＧｄＢ₆（六硼化ガドリ
ニウム）と、ＢａＡｌ₂Ｏ₄（アルミン酸バリウム）と、
焼成により金属酸化物となる有機金属と、溶剤とを混合
して成るペーストを塗布して乾燥させ、これを上記有機
金属の分解温度以上の温度で加熱して焼成させることを
特徴とする表示放電管用冷陰極の製造方法。
【請求項２】上記有機金属が、Ａｌ（アルミニウム）
又はＳｉ（ケイ素）のアルコキシド又はカルボン酸塩で
あることを特徴とする請求項１に記載の表示放電管用冷
陰極の製造方法。
【請求項３】上記有機金属が、焼成によりエミッタ特
性を備えた金属酸化物となる物質であることを特徴とす
る請求項１に記載の表示放電管用冷陰極の製造方法。
【請求項４】上記焼成によりエミッタ特性を備えた金
属酸化物となる物質が、アルカリ土類金属元素、アルカ
リ金属元素又は希土類元素のアルコキシド又はカルボン
酸塩であることを特徴とする請求項３に記載の表示放電
管用冷陰極の製造方法。