JPH0152854B2 - - Google Patents

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JPH0152854B2
JPH0152854B2 JP57052684A JP5268482A JPH0152854B2 JP H0152854 B2 JPH0152854 B2 JP H0152854B2 JP 57052684 A JP57052684 A JP 57052684A JP 5268482 A JP5268482 A JP 5268482A JP H0152854 B2 JPH0152854 B2 JP H0152854B2
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JP
Japan
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cathode
oxides
temperature
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metal elements
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JP57052684A
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English (en)
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JPS58169841A (ja
Inventor
Satoshi Watanabe
Takeo Kamegaya
Tooru Iseya
Masao Takahashi
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Okaya Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Okaya Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02Main electrodes
    • H01J1/30Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode

Landscapes

  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
  • Cold Cathode And The Manufacture (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、陰極基体上にアモルフアス状のエミ
ツタ層を形成した陰極を具備する冷陰極放電管の
製造方法に関する。
従来、冷陰極放電管は、その陰極にFe、Ni、
Crあるいはこれらの合金等からなる材料を使用
しており、これらの材料の仕事関数が大きいこと
から陰極降下電圧が上昇して放電電圧が高いもの
となつていた。このため其の種の冷陰極放電管
は、LSI等の周辺回路素子への直接接続が難しい
ばかりでなく、十分な出力を得るためには大きな
入力が必要で消費電力も大きなものとなつてい
た。また、上記陰極材料は融点が低く、イオン衝
撃に弱いため、放電によるスパツタが激しく、こ
れが冷陰極放電管の寿命を短いものとしていた。
上述した放電電圧及び寿命に対する対策とし
て、仕事関係が小さく、且つイオン衝撃による摩
耗が少ないエミツタ材料を、従来の陰極材料より
なる陰極基体に付着させた構造の陰極を使用する
ことが提案されている。しかし、上記特性を備え
たエミツタ材料のうち融点の高いものは、従来一
般に行われているメツキ、静電塗装、蒸着あるい
は印刷等の方法によつて陰極基体に付着させた場
合、その特性を十分に発揮させることが困難であ
つた。
というのは、仕事関数の小さい材料は、一般に
陰極基体に使用されている材料よりもイオン化傾
向が大きく、このためメツキや静電塗装では厚く
強固な付着層を形成することが難しく、また、蒸
着法を用いるには、材料が高融点であることが材
料を蒸発させることを困難とし、たとえ蒸着でき
たとしても蒸着膜では厚さが不十分で耐久性に乏
しいという問題があつた。更に、上記高融点を有
するエミツタ材料をピークルを用いてインク状と
し、冷陰極放電管の陰極基体上に厚膜印刷等で付
着させた場合、上記エミツタ材料の溶融温度未満
の比較的低い温度で加熱したのでは、エミツタ材
料は粗い粒子同士の結合した状態となり、その結
合強度が弱いものとなる。従つて、上記エミツタ
材料の結合強度を十分ならしめるためには、高周
波加熱等の加熱手段を用いて高温に加熱し、材料
を十分溶融して付着させる必要があるが、そのた
めには高周波加熱装置等の加熱装置が特別に必要
になるだけでなく、加熱工程での高温の雰囲気の
ため陰極基体金属が酸化され電気抵抗が高くなる
という問題があつた。また、上記高温加熱処理で
は冷陰極放電管全体を加熱するため、冷陰極放電
管のうちでも広い平面構造で薄型のプラズマデイ
スプレイパネルではパネル構造が変形する虞れが
あつた。
本発明はかかる実情に鑑みなされたもので、仕
事関数が小さく、且つイオン衝撃による消耗の少
ない高融点なエミツタ材料を、高温加熱工程を必
要とすることなしに上記エミツタ材料の有する特
性を十分発揮させ得る状態で陰極に導入し、これ
により放電電圧が低く、且つ寿命の長い冷陰極放
電管を実現するとともに、特別な加熱装置が不要
で、且つ偏平構造のプラズマデイスプレイパネル
の製造に適した製造方法を提供することを目的と
する。
以上の目的を達成するため種々の実験、検討の
結果、上記エミツタ材料のうちでも、アルカリ土
類金属元素の酸化物、アルカリ金属元素の酸化物
又は希土類元素の酸化物を得るための出発材料と
して、上記金属元素のアルコキシド又はカルボン
酸塩よりなる有機金属を用いた場合に、100℃程
度の温度で上記有機金属が分解し始め、上記エミ
ツタ材料の結晶化温度未満の比較的低い温度での
加熱によつて緻密なアモルフアス状に形成される
ことを見い出して本発明の完成に至つたものであ
る。従つて本発明の冷陰極放電管の製造方法は、
陰極基体上に、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を含む金属のアルコキシ
ド及びカルボン酸塩よりなる群から選定される一
種類以上の有機金属を含む材料で付着させ、これ
を上記有機金属の分解温度以上、結晶化温度未満
の温度で加熱することにより上記有機金属を分解
してアルカリ土類金属元素の酸化物、アルカリ金
属元素の酸化物及び希土類元素の酸化物よりなる
群から選定される一種類以上の金属酸化物を含む
アモルフアス状のエミツタ層を上記陰極基体上に
形成し陰極とするものであり、更に、上記材料の
陰極基体への付着状態及び上記エミツタ層の形成
状態を良好なものとするため、重量比で1〜50%
のアルカリ土類金属元素、アルカリ金属元素又は
希土類元素を含む金属のアルコキシド及びカルボ
ン酸塩よりなる群から選定される一種類以上の有
機金属と、重量比で5〜95%のアルコール、エス
テル、アルデヒド、カルボン酸、ケトン類、炭化
水素、テルペン類よりなる群から選定される一種
類以上の有機溶媒と、高級アルコール系高沸点
物、グリセリド、沸点が150℃以上400℃以下の多
価アルコール、パラフイン、ワセリン、ラノリ
ン、ロジン、セルローズ系高分子化合物、炭素数
8以上のカルボン酸、ポリエステル、ポリアルデ
ヒド、ポリアルコール、ポリエーテル、ポリアミ
ド系高分子化合物、アミノ酸、グリシドールより
なる群から選定される一種類以上の物質とを混合
してペースト状あるいは液状とし、陰極基体に印
刷又は吹き付け、デイツプ、塗布などの方法で付
着させ、これを上記有機金属の分解温度以上、結
晶化温度未満の温度で加熱することにより上記有
機金属を分解してアルカリ土類金属元素の酸化
物、アルカリ金属元素の酸化物及び希土類元素の
酸化物よりなる群から選定される一種類以上の金
属酸化物を含むアモルフアス状のエミツタ層を上
記陰極基体上に形成して陰極とするものである。
以下、図面に基づき本発明の一実施例を説明す
る。
第1図a及び第1図bは、それぞれ本発明の一
実施例によつて形成した冷陰極放電管を示す概略
断面図及び要部斜視図である。本実施例による冷
陰極放電管はドルトマトリクスタイプの直流型プ
ラズマデイスプレイパネル(以下DC−PDPとい
う)であり、図に於いて冷陰極放電管1は、背面
基板2の内面に形成した陰極3と、前面基板4の
内面に形成した陽極5とを、両基板間のスペーサ
ー6によつて形成した放電空間7を介して交叉さ
せて配置しており、上記背面基板2と前面基板4
の周囲を気密封止して外囲器となし、この外囲器
内部にNe、Ar、He、Xe等の希ガスを主体とし
た放電用ガスを封入した構造を有している。
上記陰極3は、Niよりなる陰極基体8の放電
に供する部分、即ち陽極5との交叉部分に酸化バ
リウムと酸化ストロンチウムの複合金属酸化物
(BaO・SrO)よりなるアモルフアス状のエミツ
タ層9を形成して構成したものである。
即ち、上記エミツタ層9の形成に際しては、バ
リウムのアルコキシドである酪酸バリウム1.65%
(重量比、以下同様)及び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11.7
%と、ブチルアルコール94.18%と、セチルアル
コール3%とを混合して液状とし、この混合物を
陰極基体8に塗布し、更にこれを、上記アルコキ
シドの分解温度以上で且つ結晶化温度未満の温度
で加熱すれば、上記混合物のある成分は分解し、
またある成分は上記分解生成物の一部とともに蒸
発して、アモルフアス状の酸化バリウムと酸化ス
トロンチウムとの複合金属酸化物層がエミツタ層
9として、陰極基体8の表面に固着する。上述の
分解に要する加熱温度は100℃であれば十分であ
り、またDC−PDPの製造工程に於ける作業温度
(400〜600℃)は、上記複合金属酸化物の結晶化
温度未満であることから、この作業温度を利用す
ることによつて、上記エミツタ層9をアモルフア
ス状に形成できる。尚、陰極基体8は、上述した
Niをはじめ、Fe、Cr、あるいはこれらの合金等
従来から使用されている電極材料を用いることが
でき、また、陽極5は上記材料の他透明電膜(ネ
サ膜)等からなるものである。そして、上記両電
極は、エツチング、印刷、メツキあるいは蒸着等
従来一般に行われている方法によつて形成し得
る。
第2図は本発明の他の実施例によつて形成した
冷陰極放電管を示す要部斜視図である。本実施例
による冷陰極放電管は、短冊状陰極3を並行に配
設したバーグラフタイプのDC−PDPであり、
Fe、Ni合金あるいは42−6合金(Fe、Ni、Crの
合金)よりなる陰極基体下層8aの上面に、Ni、
NiOあるいはCuよりなる上層8bを付着させて
陰極基体8を構成し、その上面にアモルフアス状
の酸化バリウム(BaO)よりなるエミツタ層9
を形成して陰極3としたものである。上記エミツ
タ層9は、バリウムラウリルオキシド2〜10%
と、オクチルアルコール5〜77%と、グリセロー
ルステアレート1〜5%及びデシルアルコール20
%とを混合してペースト状とし、次いでこの混合
物を陰極基体8上面に印刷し、更にこれを上記バ
リウムのアルコキシドの分解温度である100℃以
上で且つ結晶化温度未満の温度で加熱分解してア
モルフアス状の酸化バリウム(BaO)層を陰極
基体8の表面に固着したものである。尚、上記陰
極基体下層8aは、エツチング、印刷、メツキあ
るいは蒸着等従来よりの方法で形成したものであ
る。また陰極基体上層8bは、Ni、Cuの場合に
はメツキ等の手段で形成したものであり、酸化ニ
ツケル(NiO)の場合には、本発明の方法を応用
して、カプリン酸ニツケル10%と、ブチルアルコ
ール77%と、ステアリルアルコール10%、ステア
リン酸2%及びロジン1%とを混合して陰極基体
下層8aの上面に付着させ、次いでこれを上記ニ
ツケルのカルボン酸塩の分解温度である100℃以
上で且つ結晶化温度未満の温度で加熱分解してア
モルフアス状の酸化ニツケル(NiO)の上層8b
を陰極基体下層8aの上面に固着させたものであ
る。
本発明によつて陰極基体上に付着させる仕事関
数が小さく、イオン衝撃による摩耗が少なく、且
つ融点の高い金属酸化物としては、前記実施例で
述べたものの他、MgO、CaO、SrO、BaO等
(アルカリ土類金属元素の酸化物)、Cs2O、
Na2O、K2O等(アルカリ金属元素の酸化物)、
CeO2、Y2O3、Gd2O3等(希土類元素の酸化物)、
BaO・SrO、BaLa2O、CsLaO2等(上記金属酸
化物の複合化したもの)及びBaO・Al2O3
NiO・BaO等(上記金属酸化物と他の金属酸化
物との複合金属酸化物)などがあげられる。ま
た、これらの金属酸化物を陰極基体上に付着させ
るための金属アルコキシドあるいはカルボン酸塩
を含む混合物は、前述した以外の実施例を更に数
例示せば、バリウムオクチラート2〜10%と、テ
レピン油5%及び灯油75〜83%と、セチルアルコ
ール10%との混合物(BaO層形成用)、カプリン
酸マグネシウム10%と、ブチルアルコール81.5%
と、ステアリルアルコール8%及びプロピルセル
ローズ0.5%との混合物(MgO層形成用)あるい
は酪酸バリウム3%及び酪酸ランタン8%と、ブ
チルアルコール75%と、セチルアルコール10%及
びステアリン酸4%との混合物(BaO・La2O3
形成用)などがあげられる。以上の混合物は共に
液状であり、これを陰極基体上に印刷、吹き付
け、デイツプ、塗布等の手段で付着させて、上記
アルコキシドあるいはカルボン酸塩の分解温度以
上で且つ結晶化温度未満の温度である、冷陰極放
電管の製造工程中の作業温度(400〜600℃)で加
熱分解し、それぞれBaO、MgOあるいはBaO・
La2O3のアモルフアス状エミツタ層として陰極基
体上に形成する。
尚、本発明はDC−PDPのみならず、ネオンパ
イロツトランプ、グローランプ、数字表示放電
管、リレー放電管等の冷陰極放電管の製造に広く
適用され、AC−PDPの誘電体を被覆する表面層
の形成にも応用され得るものである。その一例と
して本発明の一実施例を適用したネオンパイロツ
トランプを第3図に示す。本実施例による冷陰極
放電管1は、ジユメツト線よりなる導入線10及
び11の端部に一対の電極3及び5(直流駆動の
場合は一方が陰極3、他方が陽極5となり、交流
駆動の場合には、電源の極性の変化に伴つて陰極
3と陽極5とが反転する)を接続し、これをネオ
ンガス封入のガラス管12内に平行に対向配置し
たネオンパイロツトランプである。上記陰極3
は、上述した仕事関数が小さく、イオン衝撃に強
い金属酸化物よりなるアモルフアス状のエミツタ
層9で陰極基体9を被覆して形成したものであ
る。
本発明による冷陰極放電管の放電電圧は、エミ
ツタ層を形成する金属酸化物の種類、陰極基体の
種類、放電ガスの組成あるいはガス圧等の条件に
より決定されるものであるが、いずれの場合にも
同一条件下での陰極基体のみを陰極とした放電管
の放電電圧よりも低い値となる。以下に一例とし
て、Niよりなる陰極基体上に下記金属酸化物を
アモルフアス状のエミツタ層として形成した陰極
を備え、放電ガスとしてNeに重量比で0.5%のAr
を添加した混合ガスを170Torr封入した冷陰極放
電管の放電電圧を示す。
BaO:69V、CeO2:78V、BaO・SrO:70V、
BaLa2O4:75V、CsLaO2:65V、BaO・Al2O3
105V、NiO・BaO:75Vとなり、いずれもNiの
陰極基体そのものを陰極とした場合の放電電圧
115Vに比べ低い電圧値を示している。
以上説明した通り、本発明によれば、仕事関数
の小さいアルカリ土類金属元素、アルカリ金属元
素あるいは希土類元素を含む金属のアルコキシド
及びカルボン酸塩よりなる群から選定される一種
類以上の有機金属を含む材料を、その分解温度以
上、結晶化温度未満の温度で加熱分解してアモル
フアス状のエミツタ層として陰極基体に付着させ
ることで、粒子間結合力の強い緻密なエミツタ層
を得ることができ、従来のメツキ、静電塗装、蒸
着、印刷によつて陰極基体に付着させたエミツタ
層と比べ、エミツタ層を強固に付着させることが
でき、これにより冷陰極放電管の放電電圧を低下
させ、且つその寿命を長くすることができる。
更に、上記金属のアルコキシドあるいはカルボ
ン酸塩よりなる有機金属を、冷陰極放電管の製造
工程に於いて曝される作業温度範囲内で分解し金
属酸化物とすることができるため、なんら特別な
高温加熱装置を使用する必要がないのに加え、陰
極基体を不必要に酸化することもない。また、パ
ネル熱変形する虞れがないので、偏平な構造のプ
ラズマデイスプレイパネルの製造工程に組み入れ
ることが容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図a及び第1図bは、それぞれ本発明の一
実施例によつて形成した冷陰極放電管を示す概略
断面図及び要部斜視図、第2図は本発明の他の実
施例によつて形成した冷陰極放電管の要部斜視
図、第3図は本発明の更に他の実施例によつて形
成した冷陰極放電管を示す要部断面図である。 1…冷陰極放電管、3…陰極、8…陰極基体、
9…エミツタ層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 陰極基体上に、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を含む金属のアルコ
    キシド及びカルボン酸塩よりなる群から選定され
    る一種類以上の有機金属を含む材料を付着させ、
    これを上記有機金属の分解温度以上、結晶化温度
    未満の温度で加熱することにより上記有機金属を
    分解してアルカリ土類金属元素の酸化物、アルカ
    リ金属元素の酸化物及び希土類元素の酸化物より
    なる群から選定される一種類以上の金属酸化物を
    含むアモルフアス状のエミツタ層を上記陰極基体
    上に形成し陰極とすることを特徴とした冷陰極放
    電管の製造方法。 2 重量比で1〜50%の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を含む金属のア
    ルコキシド及びカルボン酸塩よりなる群から選定
    される一種類以上の有機金属と、重量比で5〜95
    %のアルコール、エステル、アルデヒド、カルボ
    ン酸、ケトン類、炭化水素、テルペン類よりなる
    群から選定される一種類以上の有機溶媒と、高級
    アルコール系高沸点物、グリセリド、沸点が150
    ℃以上400℃以下の多価アルコール、パラフイン、
    ワセリン、ラノリン、ロジン、セルローズ系高分
    子化合物、炭素数8以上のカルボン酸、ポリエス
    テル、ポリアルデヒド、ポリアルコール、ポリエ
    ーテル、ポリアミド系高分子化合物、アミノ酸、
    グリシドールよりなる群から選定される一種類以
    上の物質とを混合してペースト状あるいは液状と
    し、陰極基体に印刷又は吹き付け、デイツプ、塗
    布などの方法で付着させ、これを上記有機金属の
    分解温度以上、結晶化温度未満の温度で加熱する
    ことにより上記有機金属を分解してアルカリ土類
    金属元素の酸化物、アルカリ金属元素の酸化物及
    び希土類元素の酸化物よりなる群から選定される
    一種類以上の金属酸化物を含むアモルフアス状の
    エミツタ層を上記陰極基体上に形成して陰極とす
    ることを特徴とした請求項1記載の冷陰極放電管
    の製造方法。
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