JPH04220929A - Ｄｃ型放電表示管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＤＣ型放電表示管に関し
、特にその陰極に非金属導電性粉体層を使用するＤＣ型
放電表示管の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、放電表示管（プラズマディスプ
レイパネル：以下、ＰＤＰと略記する）を分類すると、
電極を放電空間に露出させ、ＤＣ（直流）電圧を印加し
て動作させるＤＣ型ＰＤＰと、電極の表面を誘電体で被
覆し、ＡＣ（交流）電圧を印加して動作させるＡＣ型電
表示管とに大別される。

【０００３】このうち、ＤＣ型ＰＤＰは、発光効率が低
く、また他の蛍光表示管、液晶、発光ダイオード等の表
示素子に比べて動作電圧が高い（約１５０〜２００Ｖ）
という欠点がある。これは従来使用されている陰極材料
がＮｉを主体とした金属であって仕事関数が大きいこと
、またこの金属のスパッタ防止にＨｇを封入するので表
面にできる金属のＨｇアマルガムの仕事関数が大きいこ
とによる。

【０００４】この陰極材料の仕事関数を小さくして動作
電圧を低減する試みがなされている。例えば希土類のホ
ウ化物（特開昭６０−２２１９２６〜６０−２２１９２
８号公報等）や元素周期律表Ｉａ，ＩＩａ，ＩＩＩａ族
から選ばれる少なくとも１種の元素を含む導電性酸化物
（特願平２−２１８９４７号）等を陰極材料として適用
することである。これらにより動作電圧の低減は達成さ
れている。しかるに、これら陰極材料を使用して陰極を
形成するには次のような欠点を有することが判明した。

【０００５】最近のＰＤＰにおいては、パネルをフラッ
ト型にするため２枚の基板を適当な間隔を設けて重ね、
周囲をシールガラスで封じて外囲器を構成し、ガスを封
入するタイプが主流であるので、以下、この構成のＰＤ
Ｐに沿って説明する。２枚の基板のうち、前面は表示の
ため透明ガラス板であることが必要であり、背面板も安
価なことから同種のガラス板が使用される。このガラス
基体上へ陰極を形成するには使用できる温度の制限があ
る。通常、使用するガラス板、例えば軟質や硬質のガラ
ス板では熱変形を避けるため使用できる最高温度は６０
０℃以下である。また形成する陰極は、微細パターンを
得るため層状あるいは膜状に基体に被着され、耐スパッ
タ性を与えるために融点が高い材料が選定される。６０
０℃以下の基体温度で高融点材料を成膜するには、スパ
ッタや蒸着が一般に適用されるが、これらの装置は高価
なものが多く量産性に優れたものとはいい難い。成膜さ
れたものをエッチング等でパターニングする方法も同様
である。抵抗を下げるために膜厚を大きくすれば更に高
コストになる。

【０００６】そこで、陰極材料を粉体として用い、印刷
ペーストを作成して厚膜技術を利用する方法が提案され
ている。この方法によれば、低コストで基体にパターニ
ングされた陰極材料粉体層を被着することができる。し
かし、この方法で使用する焼成温度は、基体の耐熱性に
制限され、例えば６００℃以下の焼成では陰極材料粉体
同志の焼結あるいは融着はほとんど達成されないので、
放電特性の安定化達成も充分でない。従って、従来はＰ
ＤＰ作成後、放電特性を安定化させるエージング工程が
必須であり、またこのエージング条件は金属陰極に比較
して繁雑であった。

【０００７】すなわち、この方法の不都合な点の第１は
、次の通りである。

【０００８】エージングは通常動作電圧より相当高い電
圧で放電させることで行なわれる。金属陰極においては
エージングの主作用は表面のクリーニングにあり、容易
に達成されるのであるが、非金属導体粉体の場合には事
情が異なる。前述のように、形成された陰極層中の非金
属導電性粉体は通常、焼成温度以上の融点を持つので、
電気的つながりは主として接触のみで保たれている。こ
の状態で放電を起させると、放電エネルギー、すなわち
イオン衝撃や放電電流によるジュール加熱等により、前
記粉体を焼結あるいは融着することが基体を損傷させる
ことなく可能である。しかし、焼結あるいは融着した部
分は電気抵抗が下がり、また確かではないが仕事関数的
にも小さくなるので放電は一部に集中し易くなる。これ
は広い面積を持つ陰極や、−つの陰極が多数の表示セル
を有する場合、均一なエージングができないことを意味
する。この問題の解消には、陰極を微小部分に分割して
各々独立に放電させればよい。しかしこの方法は複雑な
エージング用の駆動回路を必要とし、また放電を時分割
で行ない、回路を簡略化するとエージング時間が長くな
る。また高精細ＰＤＰのごとく端子数の多いものでは駆
動回路とパネルの接続だけでも相当の労力を要すること
になる。

【０００９】また、この方法の不都合な点の第２は、エ
ージングを完成パネルで行なうことにより発生する。

【００１０】エージングの初期は動作電圧より相当高い
電圧が必要あり、エージングを充分に、また短時間に行
なうため通常より多量の電流を流すので、当然スパッタ
量も比例して多くなる。このスパッタ物質が前面ガラス
板に付着すれば光の透過率の減少をきたし、蛍光体が塗
布されていれば蛍光体が汚染される。スパッタ物質が導
電性を有すると回路間の短絡も問題となる。

【００１１】従って、従来の非金属導電性粉体層を陰極
とするＤＣ型ＰＤＰにおいては煩雑なエージング工程は
避けられず、エージング中に発生するスパッタによる特
性劣化を防ぐことも困難であるのが現状であった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これら従来
技術の課題に鑑みてなされたもので、煩雑なエージング
工程を省き、しかもエージングに起因する特性劣化を解
消することが可能な簡易で優れたＤＣ型ＰＤＰの製造方
法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
従来技術の課題を解決すべく鋭意検討した結果、パネル
組立て前に、基体に被着された非金属導電性粉体層と陽
極間で放電を生起させることにより、上記した目的が達
成できることを見出し本発明を完成するに至った。

【００１４】すなわち、本発明のＤＣ型ＰＤＰの製造方
法は、基体に被着された非金属導電性粉体層を陰極とし
て使用するＤＣ型ＰＤＰにおいて、該表示管の組立て前
に該粉体層と陽極間で放電を生起させて該粉体層の放電
特性を安定化させることを特徴とする。

【００１５】以下、本発明のＤＣ型ＰＤＰの製造方法に
ついてさらに詳しく説明する。

【００１６】本発明で陰極として使用する非金属導体粉
体は、仕事関数が小さく、二次電子放射効率の大きな物
質を選定すると動作電圧が低減でき好ましい。例えば、
希土類のホウ化物や元素周期律表Ｉａ，ＩＩａ，ＩＩＩ
ａ族から選ばれる少なくとも１種の元素を含む導電性酸
化物等、多くのものが好適な例として示される。上記酸
化物は、特に動作電圧が低くまた放電ガス吸蔵が少なく
、スパッタにも強い上に、粉体層形成において空気雰囲
気が使用できるといった好ましい特性を示す。

【００１７】この陰極は表示パターンに合せてパターン
ニングされるが、粉体を用いて印刷ペーストを作成すれ
ば簡易な厚膜技術が適用でき、陰極粉体層が形成できる
。厚膜技術は公知のものであり、また陰極粉体層中には
非金属導電性粉体の他に粘結成分や導電性を補なう金属
成分を混合することができ、これらも本発明でいう非金
属導体粉末に含まれる。混合する金属成分は、動作電圧
低減や耐スパッタ性の観点から少ないことが望ましい。 陰極粉体層の焼成は基体ガラスの耐熱性のため６００℃
以下に制限されるため、非金属導電性粉体は焼結や溶融
しないので陰極膜は高抵抗になりやすい。例えば複数の
放電セルが共通の陰極で連結される場合、陰極の抵抗値
が高いと両端での放電特性やエージング特性に差があっ
て都合が悪い。このような場合、比抵抗の小さな導電性
酸化物を選択するか陰極の厚さを大きくすることが好ま
しい。

【００１８】また、陰極の抵抗値が高い場合、本発明に
おいては上記陰極の下に金属膜を形成しても有効である
。放電特性は主に表面で決定されるので下地金属は任意
のものが選択でき、また金属は充分に低抵抗であるので
、その上に設けられる導電性酸化物の抵抗は厚み方向の
みを考えれば良くなる。従って、比抵抗が１００Ω・ｃ
ｍ（３００゜Ｋ）程度の導電性酸化物でも充分使用可能
である。この方法の他の利点としては、陰極を外部回路
と接続する場合、金属膜を用いその一部を露出しておけ
ば、通常のハンダ性、ボンディング性、メッキ性等に問
題がない回路形成が容易になることである。

【００１９】また、本発明にあっては、陰極がイオン衝
撃に強いことから管内封入ガスに有毒な水銀を含ませる
必要がなく、従って水銀を含有しない封入ガスを使用す
ることが好ましい。

【００２０】本発明においては、基体上に金属層のパタ
ーンを形成しておき、この金属パターン上に前記陰極パ
ターンを形成することが好ましい。さらに、この金属パ
ターン上に陰極パターンを形成する際、放電面に対して
全金属層を陰極材料で覆うと有効である。このようにす
ると金属のスパッタを考慮する必要がなくなり、例えば
Ａｇ、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ等の任意の金属を封入ガ
スにＨｇを添加することなく使用できる。上記金属パタ
ーンの形成については、通常の厚膜、薄膜技術等が適用
できる。上述のごとく構成することによって多数セルの
放電を均一に起こさせることが可能となる。

【００２１】本発明においては非金属導電性粉体層の放
電特性安定化のための放電をＰＤＰ組立て前に行なう（
以下、これを初期エージングという）。初期エージング
の目的は主として陰極である非金属粉体層の焼結あるい
は融着にある。これに要する放電電圧は通常の金属陰極
におけるエージング電圧より相当高い。従って初期エー
ジングによるスパッタ量も多いので前面板ガラスに付着
して光透過率を減少させたり、スパッタ物質が導電性で
あれば、回路上での短絡の問題を生じ、また蛍光体が被
着されていると蛍光体の汚染が多くなるという懸念が生
じる。これらのことは本発明では何ら問題とならない。 すなわち蛍光体被着は初期エージング後に行なうことが
でき、汚染の心配はない。またスパッタ物質は後工程に
より除去することも可能である。例えば、機械的、化学
的あるいは物理的除去法が適用できる。さらに簡便には
初期エージング用の陽極をＤＣ型ＰＤＰ用の陽極と別に
用意する方法が良い。かかる方法によれば初期エージン
グ中のスパッタによる悪影響は除くことができる。 この場合、陽極は固定装置として使用できるのため、陰
極が形成される基体が変ってもその都度結線する必要が
ないので、陽極配線数の多いＰＤＰでは特に便利である
。多数の放電セルを有するＰＤＰにおいても陰極のライ
ン毎や全点灯の初期エージングであれば陽極は唯一つで
足りる。

【００２２】初期エージングにおける放電ガスは閉鎖空
間中でも開放空間中でもよい。またガス流を発生させ、
スパッタ物質が陰極形成基体上に被着する量を減じるこ
ともできる。放電ガス圧や電極間距離は製造されるＰＤ
Ｐと同じでも良いし、異なっても良い。つまり初期エー
ジングが容易となるように選択することができる。放電
ガスは完成されたＰＤＰと同一のものでも良いし、異な
るものでも良い。放電により発生するガスイオンの衝撃
はエージング効果に影響を与え、一般にイオン分子量の
大きいもの程効果も大きい。従って完成されたＰＤＰ中
のガスがＨｅ主体の軽元素の場合、他の重い元素、例え
ばＮｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｎ２ガス等で初期エージングを行
なえばより短時間で大きな効果を得ることができる。

【００２３】このことから判るように、初期エージング
条件は広汎に定めることができる。最も簡易なガス条件
は大気圧の空気を用いることである。特定のガス組成や
ガス圧力を使用するには特定のガス容器を必要とし、置
換等の操作も必要となる。大気圧空気であればこのよう
な煩雑さがなく便利である。この場合、空気中の酸素成
分によって陰極材料が損傷する危険がある。陰極材料が
金属や非酸化物化合物においては酸化反応が起り好まし
くない。導電性酸化物を陰極材料とすれば全く問題のな
いものが任意に選択できる。導電性酸化物材料は数多く
知られているが、ＤＣ型ＰＤＰの動作電圧が低くなるこ
とから元素周期律表Ｉａ，ＩＩａ，ＩＩＩａ族から選ば
れる少なくとも１種の元素を含むものが好ましく、これ
らは特願平２−２１８９４７号中に詳細に例示されてい
る。

【００２４】このように初期エージングされた陰極が被
着された基体は、もう一方の基体と組合され、周囲をシ
ールガラスで封止して外囲器を構成し、その中へ放電ガ
スを封入して完成したＰＤＰが製造される。これらの工
程は通常のＰＤＰのものと何ら相違がない。これらの工
程では、陰極が非金属材料であって耐スパッタ性が良好
なことから、有毒なＨｇの封入を省くことができ、更に
導電性酸化物を陰極に選択すればガス吸蔵が少ないので
、放電ガスとしてペニングガスが使用可能である。従来
では、ガス封入後、通常のパネルエージングがなされる
のであるが、本発明によればこの通常のパネルエージン
グを省くことが可能であり、また必要であっても短時間
で終了させることができる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例および比較例に基づい
てさらに詳しく説明する。

【００２６】実施例１〜７および比較例１〜５背面基体
として、ソーダライムガラス板を使用し、この表面に市
販のＡｇペースト（デュポン社製、商品Ｎｏ．７７１３
）をストライプ状に印刷し焼成して配線となし、このう
ち、放電面部分は表１に示されるような陰極材料ペース
トにて同様のストライプ形状でかつＡｇ配線を被覆させ
るべく、焼成後の膜厚が約１０μｍとなるように印刷し
て陰極パターンを形成し、乾燥後、空気中または窒素中
で５８０℃で焼成して非金属導電性粉体層からなる陰極
を得た。この部分斜視図を図１に示す。同図において、
１は背面基体、２は陰極、３は陰極下部配線をそれぞれ
示す。ここにおける陰極材料ペーストは、次のように形
成した。すなわち、表１に記載の陰極材料を先ず５μｍ
以下の粒度に粉砕し、平均粒径１〜３μｍとなるように
整粒した。次に、得られた陰極材料粉末１００容量部に
対しＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−ＰｂＯ系低融点ガラス粉体（
ノリタケカンパニーリミテド社製、商品Ｎｏ．ＮＰ−７
９０３）を６容量部混合し、さらにエチルセルロースを
ブチルカルビトールアセテートに溶解した液体ビヒクル
と共に混練して、粘度が１０〜２０万センチポイズの陰
極材料ペーストを作成した。

【００２７】次に、前面板には陽極としてＩＴＯ（イン
ジウム−錫酸化物）をストライプ形状に被着したものを
用いた。多数の放電セルを構成するため陰極ストライプ
と陽極ストライプを直交して向い合わせ、適切なる放電
ギャップを得るためのスペーサーを介して四周をシール
ガラスで封止し外囲器を形成した。なお、実施例６〜７
および比較例４〜６については緑色の蛍光体をＩＴＯ上
に被着し、他は蛍光体を被着しなかった。この断面を図
２に示す。符番は、図１と共通のものは同一のものを示
し、４は前面ガラス基体、５は陽極、６は蛍光体、７は
隔壁兼用のスペーサーである。この放電ギャップは０．
１５ｍｍに統一した。

【００２８】エージングは、ＰＤＰの組立前の初期エー
ジングと組立後のパネルエージングについて行ない、実
施例１は初期エージングについてのみ行ない、実施例２
〜７は初期エージングとパネルエージングの双方につい
て行ない、また比較例１〜５はパネルエージングのみを
行なった。これらの条件を表１に示す。

【００２９】これらエージングは、具体的に次のように
行なった。すなわち、点灯が確かにされるまで電圧を一
旦上昇させ、速かに表１のエージング電圧に設定した。 電圧波形はパルス巾４０ミリ秒、周期１００ミリ秒の方
形波とし電圧ＯＮ状態の合計をエージング時間とした。 電流値は放電面積当り０．１Ａ／ｃｍ２程度となるよう
外部抵抗で調整した。

【００３０】このようにして得られたＤＣ型ＰＤＰの放
電維持電圧と輝度を表１に示す。なお、放電維持電圧は
パネルエージング終了後のＰＤＰを直流で点灯させ、電
圧を徐々に降下させて消灯する直前の電圧として測定し
た。また、輝度については放電電流値が同じであればほ
ぼ同一の輝度を示すので、各ＰＤＰに同一電流値で測定
し最高輝度が得られたものを１００としてその相対値で
評価した。

【００３１】この初期エージングに用いられた装置の模
式断面図を図３に示し、初期エージングの詳細をさらに
詳述する。

【００３２】ガス置換可能な容器は、金属容器８と点灯
が確認できるガラス板９とシールのためのオーリング１
０とで構成される。金属容器８にはガス置換用の穴１１
が設けられ、これは排気バルブ１２とガス導入バルブ１
３とを同図のように結合する。この容器内へ背面基体１
が挿着され、この基体上には陰極（配線）２が被着され
ている。陽極１４としてステンレス板を用い、点灯確認
ができるよう穴を設置した。このステンレス板を、厚み
０．１５ｍｍのスペーサー１５を介して背面基体１上に
載置した。陰極、陽極は外部取出し用リード線１６，１
７に各々つながれ、オーリング１０を介して外部電源と
結線させた。かかる状態で容器内は排気され、ついで表
１に記載のパネル封入ガスの各組成で各圧力が導入され
た。なお、実施例６についてはガス組成をＮｅ−Ａｒ（
０．５％）とし、圧力を２５０Ｔｏｒｒとした。またス
ペーサー１５は基体の全周には必要がないので、ガス置
換の障害とはならかった。

【００３３】この状態で前記および表１の各初期エージ
ング条件でエージングされた背面基体は容器外部に取出
された。このような初期エージングを行なったものは（
実施例１〜６）、基体上の非金属導電性粉体層（陰極）
は外観上も緻密化が達成されていた。

【００３４】実施例８ 初期エージングに用いられる装置として図４に示される
模式断面図のものを用いた以外は、実施例５と同様の方
法、条件で表１に示される特性を有するＤＣ型ＰＤＰを
得た。

【００３５】この図４の装置では、背面基体１にはガス
置換用の穴１１が設けられ、オーリング１０を介して排
気用バルブ１２とガス導入用バルブ１３に連結される。 陽極１４はガラス板９にＩＴＯを被着したものを用いた
。背面基板２と陽極１４とは厚み０．２ｍｍのスペーサ
ー１５を介して重ねられ、さらに四周をシリコンゴムの
シールリング１８が挿入される。この際のガス圧は１９
０Ｔｏｒｒとした。

【００３６】実施例９ 陰極材料として非金属導電性粉体層が被着された背面板
上に放電の点灯が確認できるための穴を設けたステンレ
ス板を陽極とし、厚み１０μｍのスペーサーを介して載
置した。放電ガス空間としては大気圧の乾燥空気を用い
７００Ｖを印加して初期エージングをおこなった。陰極
層は緻密化が達成されていた。以下、実施例５と同様の
方法、条件で表１に示される特性を有するＤＣ型ＰＤＰ
を得た。

【００３７】

【表１】

【００３８】表１に示された実施例と比較例との対比か
ら明らかなように、初期エージングを行なうことによっ
て、放電維持電圧が充分低く、ＰＤＰパネルにしても輝
度低下のないＤＣ型ＰＤＰを得ることができる。初期エ
ーシングを行なわずに、輝度低下の少ないパネルエージ
ング条件では、低い放電維持電圧が得られず（比較例１
，４）、逆に放電維持電圧の低いパネルエージング条件
ではスパッタ量が多くなり、輝度低下をきたす（比較例
２〜３，５）。

【００３９】すなわち、初期エージングにおいて、放電
維持電圧を充分低くなるよう条件を設定すれば、これに
よるスパッタ量が多くても前面基体を汚すことがなく、
あるいは汚しても除去できるので輝度の高いＰＤＰが得
られるのである。このように、本発明では、初期エージ
ングという余分の工程が増えるものの通常のパネルエー
ジングと同様の操作で行なうことができ、しかも通常の
パネルエージングを省いたり、簡略化できるので、トー
タルの工程が煩雑になることも少ない。

【００４０】また、初期エージングのガス組成や条件を
変えることもできるので、通常のパネルエージングより
も短時間のエージングも可能である。

【００４１】これら初期エージングにおける電圧、時間
、ガス組成および圧力、電極間距離等は、放電維持電圧
の充分な低下を確認することによって、実験的に定めら
れるものである。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明のＤＣ型表示
放電管の製造方法によれば、特性の良好なＰＤＰを安価
に得ることができ、さらに次のごとき効果を奏する。

【００４３】（１）　　仕事関数の低い非金属導電性粉
体を陰極として使用するので動作電圧が低く、また陰極
のパターニングに厚膜技術が適用できるので量産性に優
れる。

【００４４】（２）　　初期エージングを行なうことに
より、動作電圧を充分低下させてもエージング中のスパ
ッタによる悪影響を除くことができ、また作業工程や作
業時間も従来のものと同様以下で済ませることが可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により基体に陰極層が被着されたことを
示す部分斜視図。

【図２】本発明により製造されたＤＣ型ＰＤＰの一例を
示す模式部分断面図。

【図３】本発明に用いられる初期エージング装置の一例
を示す模式断面図。

【図４】本発明に用いられる初期エージング装置の別の
例を示す模式断面図。

【符号の説明】

１　　背面基体 ２　　陰極 ３　　陰極下部配線基体 ５，１４　　陽極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　基体に被着された非金属導電性粉体層
   を陰極として使用するＤＣ型放電表示管において、該表
   示管の組立て前に該粉体層と陽極間で放電を生起させて
   該粉体層の放電特性を安定化させることを特徴とするＤ
   Ｃ型放電表示管の製造方法。
2. 【請求項２】　　前記表示管組立て前の放電に使用する
   陽極が、該表示管に使用する陽極とは異なる請求項１に
   記載のＤＣ型放電表示管の製造方法。
3. 【請求項３】　　前記表示管組立て前の放電ガス空間が
   大気圧の空気からなる請求項１または２に記載のＤＣ型
   放電表示管の製造方法。
4. 【請求項４】　　前記非金属導電性粉体が導電性酸化物
   を含む請求項１，２または３に記載のＤＣ型放電表示管
   の製造方法。
5. 【請求項５】　　前記導電性酸化物が元素周期律表Ｉａ
   ，ＩＩａ，ＩＩＩａ族から選ばれる少なくとも１種の元
   素を含む請求項４に記載のＤＣ型放電表示管の製造方法
   。