JPH07105192B2 - 放電表示管およびその陰極形成用組成物 - Google Patents
放電表示管およびその陰極形成用組成物Info
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- JPH07105192B2 JPH07105192B2 JP28840090A JP28840090A JPH07105192B2 JP H07105192 B2 JPH07105192 B2 JP H07105192B2 JP 28840090 A JP28840090 A JP 28840090A JP 28840090 A JP28840090 A JP 28840090A JP H07105192 B2 JPH07105192 B2 JP H07105192B2
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Landscapes
- Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、直流型放電表示管およびその陰極形成用組成
物に関し、さらに詳しくは陰極形成材料として導電性酸
化物を使用した放電表示管、並びにその陰極形成用の導
体組成物に関する。
物に関し、さらに詳しくは陰極形成材料として導電性酸
化物を使用した放電表示管、並びにその陰極形成用の導
体組成物に関する。
[従来の技術および発明が解決しようとする課題] 一般に、放電表示管(プラズマディスプレイパネル:
「PDP」)を分類すると、電極を放電空間に露出させ、
直流電圧を印加して動作させる直流型放電表示管と、電
極の表面を誘電体で被覆し、交流電圧を印加して動作さ
せる交流型放電表示管とに大別される。
「PDP」)を分類すると、電極を放電空間に露出させ、
直流電圧を印加して動作させる直流型放電表示管と、電
極の表面を誘電体で被覆し、交流電圧を印加して動作さ
せる交流型放電表示管とに大別される。
このうち、直流型放電表示管は、発光効率が低く、また
他の螢光表示管、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。
他の螢光表示管、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。
そのため、直流型放電表示管用の陰極形成材料に関して
様々な提案が成されているが、未だに満足なものは得ら
れておらず、更なる改善が必要である。
様々な提案が成されているが、未だに満足なものは得ら
れておらず、更なる改善が必要である。
この直流型放電表示管用の陰極形成材料に要求される条
件としては以下のようなことが挙げられる。すなわち、 仕事関数が低く、二次電子放射効率が高いこと、 イオン衝撃に強く、飛散しにくいこと、 導電性であること、 放電ガス吸蔵が少ないこと、 製造が容易であること、 構造が複雑にならないこと、 等である。
件としては以下のようなことが挙げられる。すなわち、 仕事関数が低く、二次電子放射効率が高いこと、 イオン衝撃に強く、飛散しにくいこと、 導電性であること、 放電ガス吸蔵が少ないこと、 製造が容易であること、 構造が複雑にならないこと、 等である。
これらの条件の内以降を満足する陰極形成材料として
は金属が使用し得るが、金属は通常イオン衝撃に弱いの
で管内封入ガス(放電ガス)に水銀を混入してこれを防
止する必要があった。しかしながら、このようにしてFe
族あるいはこれらの合金等の金属を陰極形成材料として
使用しても、条件に関しては充分なものはなかった。
そのため、金属を用いた従来の直流型放電表示管の動作
電圧は上述のように高いものであった。
は金属が使用し得るが、金属は通常イオン衝撃に弱いの
で管内封入ガス(放電ガス)に水銀を混入してこれを防
止する必要があった。しかしながら、このようにしてFe
族あるいはこれらの合金等の金属を陰極形成材料として
使用しても、条件に関しては充分なものはなかった。
そのため、金属を用いた従来の直流型放電表示管の動作
電圧は上述のように高いものであった。
この問題を解決するために従来から様々な方法が試みら
れてきた。
れてきた。
例えば、金属等の導電性材料を低仕事関数材料、例えば
MgO、BaO、CaO、SrO等で被覆する方法がある。しかしこ
の方法には次のような欠点があり、実用化には至ってい
ない。すなわち、上記絶縁物を使用する場合にはトンネ
ル現象を利用するので、その膜厚は100Å程度と薄く均
一でなければならない。この様な膜形成は容易ではな
く、多くの電流を流すことも難しい。また、充分な輝度
を得るべく多くの電流を流すと絶縁破壊で膜を損傷する
恐れがあり、さらにイオン衝撃に対する強度に関しても
膜が薄いので充分とはいえなかった。
MgO、BaO、CaO、SrO等で被覆する方法がある。しかしこ
の方法には次のような欠点があり、実用化には至ってい
ない。すなわち、上記絶縁物を使用する場合にはトンネ
ル現象を利用するので、その膜厚は100Å程度と薄く均
一でなければならない。この様な膜形成は容易ではな
く、多くの電流を流すことも難しい。また、充分な輝度
を得るべく多くの電流を流すと絶縁破壊で膜を損傷する
恐れがあり、さらにイオン衝撃に対する強度に関しても
膜が薄いので充分とはいえなかった。
また、他の方法としては、希土類元素やアルカリ土類金
属の硼化物、窒化物、炭化物等の高融点導電性化合物で
かつ低仕事関数材料であるものを使用する方法がある。
しかし、これらは高融点であることから一般に陰極形成
が容易ではなく、さらに、その形成の際に酸化性雰囲気
を使用できないものが多い。また、これらの内で耐酸化
性の強い硼化物、特にLaB6、CeB6等を用いて容易に陰極
形成する方法も提案されている(特開昭60−221926〜60
−221928号公報等)。しかし、これら非酸化物導電性材
料による陰極は次のような欠点を有することが判明し
た。すなわち、一般に放電表示管の動作電圧を低減する
方法としてペニングガスが使用されるが、上記非酸化物
陰極は放電を継続するとガスを吸蔵し、放電ガス組成が
変動してしまい、ペニング効果が減少して動作電圧が上
昇する。なお、単独ガス組成のものを用いればこのよう
な欠点は生じないが、ペニングガスに比べて動作電圧は
相当高くなってしまう。また、Hgを同時に封入すること
によってある程度ガス吸蔵を防ぐことができるが、動作
電圧が上昇してしまう。
属の硼化物、窒化物、炭化物等の高融点導電性化合物で
かつ低仕事関数材料であるものを使用する方法がある。
しかし、これらは高融点であることから一般に陰極形成
が容易ではなく、さらに、その形成の際に酸化性雰囲気
を使用できないものが多い。また、これらの内で耐酸化
性の強い硼化物、特にLaB6、CeB6等を用いて容易に陰極
形成する方法も提案されている(特開昭60−221926〜60
−221928号公報等)。しかし、これら非酸化物導電性材
料による陰極は次のような欠点を有することが判明し
た。すなわち、一般に放電表示管の動作電圧を低減する
方法としてペニングガスが使用されるが、上記非酸化物
陰極は放電を継続するとガスを吸蔵し、放電ガス組成が
変動してしまい、ペニング効果が減少して動作電圧が上
昇する。なお、単独ガス組成のものを用いればこのよう
な欠点は生じないが、ペニングガスに比べて動作電圧は
相当高くなってしまう。また、Hgを同時に封入すること
によってある程度ガス吸蔵を防ぐことができるが、動作
電圧が上昇してしまう。
また最近、アルミナを固溶した酸化亜鉛を陰極として使
用するとHgを封入しない放電ガスにおいても耐スパッタ
性が高いことが発表されている(1990年テレビジョン学
会年次大会抄録、第79〜80頁)。しかしながら、上記の
導電性酸化物にはガス吸蔵の問題点はないものの、動作
電圧の低減化は充分に達成されていない。
用するとHgを封入しない放電ガスにおいても耐スパッタ
性が高いことが発表されている(1990年テレビジョン学
会年次大会抄録、第79〜80頁)。しかしながら、上記の
導電性酸化物にはガス吸蔵の問題点はないものの、動作
電圧の低減化は充分に達成されていない。
従って、従来の直流型放電表示管においては、充分低い
動作電圧を長期に亘って安定して印加させることは困難
であるのが現状であった。
動作電圧を長期に亘って安定して印加させることは困難
であるのが現状であった。
本発明はこれら従来技術の問題点に鑑みてなされたもの
で、直流型放電表示管の陰極形成材料にガス吸蔵が少な
く、低仕事関数で、二次電子放射効率が高く、イオン衝
撃に強い導電性物質を使用することによって、動作電圧
の低減化および安定化、高輝度化、色純度の向上が可能
でかつ製造の容易な放電表示管を得ることを目的とす
る。さらに、本発明は、上記放電表示管の陰極形成に有
用な導体組成物を得ることを目的とする。
で、直流型放電表示管の陰極形成材料にガス吸蔵が少な
く、低仕事関数で、二次電子放射効率が高く、イオン衝
撃に強い導電性物質を使用することによって、動作電圧
の低減化および安定化、高輝度化、色純度の向上が可能
でかつ製造の容易な放電表示管を得ることを目的とす
る。さらに、本発明は、上記放電表示管の陰極形成に有
用な導体組成物を得ることを目的とする。
[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問題点を解決すべく
鋭意検討した結果、陰極形成材料としてI a族元素を構
成元素とするタングステンブロンズ型結晶構造を有する
導電性酸化物を使用することによって上記目的が達成さ
れることを見出し、本発明を完成するに至った。
鋭意検討した結果、陰極形成材料としてI a族元素を構
成元素とするタングステンブロンズ型結晶構造を有する
導電性酸化物を使用することによって上記目的が達成さ
れることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、直流型放電表示管であって、その陰
極形成材料が、組成式(1):XxYO3[式(1)中、Xは
元素周期律表のI a族元素から選ばれる少なくとも1
種、YはRe、W、Mo、Nbからなる群から選ばれる少なく
とも1種、xは0より大でかつ1未満の数値をそれぞれ
示す]で表される導電性酸化物を包含することを特徴と
する放電表示管である。
極形成材料が、組成式(1):XxYO3[式(1)中、Xは
元素周期律表のI a族元素から選ばれる少なくとも1
種、YはRe、W、Mo、Nbからなる群から選ばれる少なく
とも1種、xは0より大でかつ1未満の数値をそれぞれ
示す]で表される導電性酸化物を包含することを特徴と
する放電表示管である。
以下、本発明の直流型放電表示管についてさらに詳しく
説明する。
説明する。
本発明の直流型放電表示管においては、陰極形成材料と
して組成式(1):XxYO3で表される導電性酸化物を使用
する。上記酸化物はタングステンブロンズ型結晶構造を
有するものである。上記組成物(1)中、元素Xは元素
周期律表のI a族元素、すなわちLi、Na、K、Pb、Cs、F
rからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが
必要である。I a族元素を構成元素とする場合に動作電
圧が格段に低減されるからである。本発明にあっては上
記元素Xの原子番号が大きい方が動作電圧が低下する傾
向にある。また、元素YはRe、W、Mo、Nbからなる群か
ら選ばれる少なくとも1種を示す。
して組成式(1):XxYO3で表される導電性酸化物を使用
する。上記酸化物はタングステンブロンズ型結晶構造を
有するものである。上記組成物(1)中、元素Xは元素
周期律表のI a族元素、すなわちLi、Na、K、Pb、Cs、F
rからなる群から選ばれる少なくとも1種であることが
必要である。I a族元素を構成元素とする場合に動作電
圧が格段に低減されるからである。本発明にあっては上
記元素Xの原子番号が大きい方が動作電圧が低下する傾
向にある。また、元素YはRe、W、Mo、Nbからなる群か
ら選ばれる少なくとも1種を示す。
本発明に係るタングステンブロンズ型結晶構造を有する
酸化物は、組成式(2):XYO3で表されるペロブスカイ
ト型結晶構造を有する酸化物において元素Xの一部が空
孔となったものに対応し、上記組成式(1)中の数値x
は0より大でかつ1未満の数である。この数値xは上記
元素X、Yに応じて選択され、動作電圧、合成のし易
さ、安定性、導電性等を勘案して決定される。本発明に
あっては上記数値xが大きい方が動作電圧が低下する傾
向にある。
酸化物は、組成式(2):XYO3で表されるペロブスカイ
ト型結晶構造を有する酸化物において元素Xの一部が空
孔となったものに対応し、上記組成式(1)中の数値x
は0より大でかつ1未満の数である。この数値xは上記
元素X、Yに応じて選択され、動作電圧、合成のし易
さ、安定性、導電性等を勘案して決定される。本発明に
あっては上記数値xが大きい方が動作電圧が低下する傾
向にある。
さらに、上記導電性酸化物の各構成元素は広い範囲で固
溶体を形成することが可能であり、上記組成式(1)中
の元素X、Yの各々が複数の元素からなる固溶体であっ
てもよい。また、本発明において陰極形成材料として用
いる上記導電性酸化物は、単一種類のものであっても、
複数種類のものの混合物であってもよい。
溶体を形成することが可能であり、上記組成式(1)中
の元素X、Yの各々が複数の元素からなる固溶体であっ
てもよい。また、本発明において陰極形成材料として用
いる上記導電性酸化物は、単一種類のものであっても、
複数種類のものの混合物であってもよい。
本発明の放電表示管にあっては、上記導電性酸化物を陰
極形成材料とすること以外は特に制限されず、他の構造
は従来公知の直流型放電表示管と同様であってもよい。
例えば、下面に陽極を有する陽極基体(例えば前面ガラ
ス)と、上面に陰極を有する陰極基体(例えば背面ガラ
ス)と、両基体の間を封止して両極の間に放電セルを形
成するための隔壁とを具備し、かつ該放電セルにペニン
グガス等のガスを封入した直流型放電表示管等が挙げら
れる。
極形成材料とすること以外は特に制限されず、他の構造
は従来公知の直流型放電表示管と同様であってもよい。
例えば、下面に陽極を有する陽極基体(例えば前面ガラ
ス)と、上面に陰極を有する陰極基体(例えば背面ガラ
ス)と、両基体の間を封止して両極の間に放電セルを形
成するための隔壁とを具備し、かつ該放電セルにペニン
グガス等のガスを封入した直流型放電表示管等が挙げら
れる。
本発明の放電表示管の陰極は、上記導電性酸化物を陰極
形成材料として含有するものであればよく、本発明の効
果に悪影響を及ぼさない範囲で粘結成分等の他の成分を
含有してもよい。また、本発明に係る陰極の形状は任意
であり、膜状、テープ状等適宜選択される。
形成材料として含有するものであればよく、本発明の効
果に悪影響を及ぼさない範囲で粘結成分等の他の成分を
含有してもよい。また、本発明に係る陰極の形状は任意
であり、膜状、テープ状等適宜選択される。
さらに、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。
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。
また、陰極の抵抗値が高い場合、本発明においては上記
陰極の下に金属層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、また金属は充分低抵抗であるので上にのる導電性
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10゜Ω・cm(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、金属層を用いかつ
その一部を露出させておけば、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パターンを一括して
形成できることである。
陰極の下に金属層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、また金属は充分低抵抗であるので上にのる導電性
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10゜Ω・cm(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、金属層を用いかつ
その一部を露出させておけば、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パターンを一括して
形成できることである。
また、本発明の放電表示管にあっては、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Hgを含ませる必
要がなく、従ってHgを含有しない封入ガスを使用するこ
とが好ましい。
撃に強いことから管内封入ガスに有毒なHgを含ませる必
要がなく、従ってHgを含有しない封入ガスを使用するこ
とが好ましい。
次に、本発明に係る酸化物陰極の好ましい製造方法につ
いて説明する。
いて説明する。
通常の直流型放電表示管においては陰極は膜状で表示パ
ターンに合わせたパターン形状に形成されるので、以後
これに沿って説明する。
ターンに合わせたパターン形状に形成されるので、以後
これに沿って説明する。
本発明に係る上述の導電性酸化物はいわゆる酸化物セラ
ミックであるので、通常のセラミック膜成形方法、例え
ばスプレー、印刷、ドクターブレード、スパッタ、蒸着
等の各種方法が適用できる。また、膜のパターニングに
は、通常の厚膜、薄膜の各種技術が適用できる。
ミックであるので、通常のセラミック膜成形方法、例え
ばスプレー、印刷、ドクターブレード、スパッタ、蒸着
等の各種方法が適用できる。また、膜のパターニングに
は、通常の厚膜、薄膜の各種技術が適用できる。
ところで、一般に直流型放電表示管はフラット型に形成
する場合、この陰極は低コストのガラス板(基体)上に
形成される。低コストのガラスは耐熱性が低く、適用で
きる温度は600℃位である。従って本発明に係る導電性
酸化物のうち融点が低いものでもその膜を温度のみによ
って固着することは困難である。この場合、スパッタや
蒸着が一般に適用されるが、これらの装置は一般に高価
であり、しかも量産性に優れたものとはいいがたい。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。さらに、抵抗を下げるために膜厚を大きく
すれば一層高コストになる。
する場合、この陰極は低コストのガラス板(基体)上に
形成される。低コストのガラスは耐熱性が低く、適用で
きる温度は600℃位である。従って本発明に係る導電性
酸化物のうち融点が低いものでもその膜を温度のみによ
って固着することは困難である。この場合、スパッタや
蒸着が一般に適用されるが、これらの装置は一般に高価
であり、しかも量産性に優れたものとはいいがたい。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。さらに、抵抗を下げるために膜厚を大きく
すれば一層高コストになる。
本発明者等は、以下に詳述する本発明の陰極形成用組成
物を用いると、通常の厚膜技術で使用される印刷技術等
によって本発明に係る酸化物陰極を容易に製造すること
ができることを知見した。
物を用いると、通常の厚膜技術で使用される印刷技術等
によって本発明に係る酸化物陰極を容易に製造すること
ができることを知見した。
すなわち、本発明の陰極形成用組成物は、組成式
(1):XxYO3[式(1)中、Xは元素周期律表のI a族
元素から選ばれる少なくとも1種、YはRe、W、Mo、Nb
からなる群から選ばれる少なくとも1種、xは0より大
でかつ1未満の数値をそれぞれ示す]で表される導電性
酸化物の平均粒径0.1〜30μmの粉体を液体ビヒクル中
に分散させてなることを特徴とするものである。
(1):XxYO3[式(1)中、Xは元素周期律表のI a族
元素から選ばれる少なくとも1種、YはRe、W、Mo、Nb
からなる群から選ばれる少なくとも1種、xは0より大
でかつ1未満の数値をそれぞれ示す]で表される導電性
酸化物の平均粒径0.1〜30μmの粉体を液体ビヒクル中
に分散させてなることを特徴とするものである。
上記導電性酸化物の粉体は、一般のセラミック粉体と同
様の方法で製造可能である。例えば、原料を溶融あるい
は固相反応させたものを粉砕するか、あるいは溶液中で
原料を反応させて所望の粉体を沈殿させる方法が一般的
である。上記粉体は平均粒径が0.1〜30μmであること
が必要である。0.1μmより小さいと、被着形成される
陰極膜における粉体密度を大きくすることが難しく、放
電電圧の上昇をきたしたり、電極寿命の短縮を招く。他
方、30μmより大きいと、微細なパターニングが困難な
上、粉体同志の充分な結合性が得られない。
様の方法で製造可能である。例えば、原料を溶融あるい
は固相反応させたものを粉砕するか、あるいは溶液中で
原料を反応させて所望の粉体を沈殿させる方法が一般的
である。上記粉体は平均粒径が0.1〜30μmであること
が必要である。0.1μmより小さいと、被着形成される
陰極膜における粉体密度を大きくすることが難しく、放
電電圧の上昇をきたしたり、電極寿命の短縮を招く。他
方、30μmより大きいと、微細なパターニングが困難な
上、粉体同志の充分な結合性が得られない。
本発明の陰極形成用組成物に使用する液体ビヒクルは特
に制限されず、樹脂を溶剤に溶解させたものが一般的で
ある。樹脂としてはエチルセルロース、ニトロセルロー
ス、アクリル等、他方、溶剤としては各種セロソルブ、
エステル類、パインオイル等が好ましい。上記粉体を液
体ビヒクル中に分散させて本発明の陰極形成用組成物を
調整する際には、一般の厚膜印刷ペーストと同様の技術
が適用できる。
に制限されず、樹脂を溶剤に溶解させたものが一般的で
ある。樹脂としてはエチルセルロース、ニトロセルロー
ス、アクリル等、他方、溶剤としては各種セロソルブ、
エステル類、パインオイル等が好ましい。上記粉体を液
体ビヒクル中に分散させて本発明の陰極形成用組成物を
調整する際には、一般の厚膜印刷ペーストと同様の技術
が適用できる。
また、本発明の陰極形成用組成物には、加熱工程におい
て前述の溶剤や樹脂が飛散した後でも上記粉体を基体に
被着させておくための粘結成分を添加することが好まし
い。当該分野では各種の粘結成分が知られており、これ
を粉体として添加するのが一般的な手法である。一般的
な粘結成分としてはガラスが例示され、例えばSiO2−B2
O3−BaO系、SiO2−B2O3−PbO系、B2O3−ZnO系等、また
これらに各種の添加成分を付加したガラス組成が例示で
きる。また、他の粘結成分としてB2O3等の低温で融解す
る結晶性のものも利用できる。もちろん、導電性酸化物
粉体自身に粘結性がある場合は、粘結成分を別に添加す
る必要はない。
て前述の溶剤や樹脂が飛散した後でも上記粉体を基体に
被着させておくための粘結成分を添加することが好まし
い。当該分野では各種の粘結成分が知られており、これ
を粉体として添加するのが一般的な手法である。一般的
な粘結成分としてはガラスが例示され、例えばSiO2−B2
O3−BaO系、SiO2−B2O3−PbO系、B2O3−ZnO系等、また
これらに各種の添加成分を付加したガラス組成が例示で
きる。また、他の粘結成分としてB2O3等の低温で融解す
る結晶性のものも利用できる。もちろん、導電性酸化物
粉体自身に粘結性がある場合は、粘結成分を別に添加す
る必要はない。
本発明の陰極形成用組成物を構成する諸成分の比率は各
種特性に基づいて適宜簡単な実験によって良好な値が設
定されるが、上記粘結成分の含有量は上記粉体100容量
部に対して0〜67容量部が好ましい。粘結成分量の下限
は上記粉体と基体との粘結力により決まり、上限は電気
特性の劣化が充分少ない範囲で定められる。通常、67容
量部を越えると抵抗が高くなったり、陰極形成物と粘結
成分との反応が多くなり、放電特性が劣化する傾向があ
るので好ましくない。
種特性に基づいて適宜簡単な実験によって良好な値が設
定されるが、上記粘結成分の含有量は上記粉体100容量
部に対して0〜67容量部が好ましい。粘結成分量の下限
は上記粉体と基体との粘結力により決まり、上限は電気
特性の劣化が充分少ない範囲で定められる。通常、67容
量部を越えると抵抗が高くなったり、陰極形成物と粘結
成分との反応が多くなり、放電特性が劣化する傾向があ
るので好ましくない。
また、本発明の陰極形成用組成物の粘度は1万〜40万セ
ンチポイズが好ましい。粘度がこの範囲外になると適正
な精度のパターンで適正な膜厚を形成することが困難と
なる傾向にあるからである。
ンチポイズが好ましい。粘度がこの範囲外になると適正
な精度のパターンで適正な膜厚を形成することが困難と
なる傾向にあるからである。
なお、上記例示したもの以外でも当該分野における既知
の技術が広汎に利用できることはもちろんである。
の技術が広汎に利用できることはもちろんである。
本発明に係る酸化物陰極の好ましい製造方法において
は、上述の導電性酸化物粉体を用いて、より好ましくは
本発明の陰極形成用組成物を用いて基体上に陰極パター
ンを形成する。続いてこれを乾燥、焼成して、粘結成分
あるいは導電性酸化物粉体自身で固着した導電性酸化物
の膜が形成される。焼成温度は基体や粘結成分等により
選択され、例えば基体にソーダライムガラスを使用する
場合は600℃が上限である。これより高温ではガラス基
体の変形が大きくなる。
は、上述の導電性酸化物粉体を用いて、より好ましくは
本発明の陰極形成用組成物を用いて基体上に陰極パター
ンを形成する。続いてこれを乾燥、焼成して、粘結成分
あるいは導電性酸化物粉体自身で固着した導電性酸化物
の膜が形成される。焼成温度は基体や粘結成分等により
選択され、例えば基体にソーダライムガラスを使用する
場合は600℃が上限である。これより高温ではガラス基
体の変形が大きくなる。
なお、このような焼成温度では一般に本発明に係る導電
性酸化物粉体の大部分は充分に焼結しない。従って、剛
性の大きいセラミック粉体である導電性酸化物は各粉体
同志の接触のみで連結され、たとえ粉体の比抵抗が小さ
くても、パターン形成された膜の抵抗は非常に大きくな
り、多数のセルの均一放電が困難となる傾向にある。
性酸化物粉体の大部分は充分に焼結しない。従って、剛
性の大きいセラミック粉体である導電性酸化物は各粉体
同志の接触のみで連結され、たとえ粉体の比抵抗が小さ
くても、パターン形成された膜の抵抗は非常に大きくな
り、多数のセルの均一放電が困難となる傾向にある。
そこで、上述した如く、基体上に金属膜のパターンを形
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膜
を陰極形成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。
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膜
を陰極形成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。
ところで、前述の導電性酸化物粉体の接触のみでは放電
々流は充分にかつ安定に流れないはずである。しかし、
上記本発明によって製造された酸化物陰極にあっては、
放電エネルギー、すなわちイオン衝撃や放電々流による
ジュール加熱により陰極形成材料の膜が充分焼結される
ことが判明した。従って、本発明に係る製造方法におい
ては放電により陰極形成材料を焼結させることが好まし
い。例えば、LaB6の如き融点が2000℃を越えるものでも
充分焼結させることが可能である。このとき、陰極形成
材料より低融点であるか、陰極形成材料と反応して低融
点物質を生成させる焼結助剤を添加する方法も利用でき
る。また、通電を補うため微量の金属を陰極中に添加す
ることも有効であり、本発明の範疇に入るものである。
々流は充分にかつ安定に流れないはずである。しかし、
上記本発明によって製造された酸化物陰極にあっては、
放電エネルギー、すなわちイオン衝撃や放電々流による
ジュール加熱により陰極形成材料の膜が充分焼結される
ことが判明した。従って、本発明に係る製造方法におい
ては放電により陰極形成材料を焼結させることが好まし
い。例えば、LaB6の如き融点が2000℃を越えるものでも
充分焼結させることが可能である。このとき、陰極形成
材料より低融点であるか、陰極形成材料と反応して低融
点物質を生成させる焼結助剤を添加する方法も利用でき
る。また、通電を補うため微量の金属を陰極中に添加す
ることも有効であり、本発明の範疇に入るものである。
このように放電によって陰極形成材料を焼結させるに
は、その放電初期において通常の動作電圧以上の電圧が
一般に必要である。かかる状態は短時間で終了するので
あるが、このまま一定電圧を付加すると過剰な電流が流
れて、スパッタ量が過大となって好ましくない。従っ
て、時間と共に順次電圧を降下させることが望ましい。
あるいは定電流電源にて放電を生起させるのも有効な方
法である。これら一連の操作は、通常の金属陰極の場合
にエージング処理で行なわれる操作と類似したものであ
り、特に煩雑なものではない。
は、その放電初期において通常の動作電圧以上の電圧が
一般に必要である。かかる状態は短時間で終了するので
あるが、このまま一定電圧を付加すると過剰な電流が流
れて、スパッタ量が過大となって好ましくない。従っ
て、時間と共に順次電圧を降下させることが望ましい。
あるいは定電流電源にて放電を生起させるのも有効な方
法である。これら一連の操作は、通常の金属陰極の場合
にエージング処理で行なわれる操作と類似したものであ
り、特に煩雑なものではない。
なお、上述の製造方法は、本発明に係る酸化物陰極の好
ましい製造方法であるが、特にこの方法に制限されるも
のではない。
ましい製造方法であるが、特にこの方法に制限されるも
のではない。
[作 用] 一般にI a族、II a族、III a族元素の酸化物は仕事関数
が低いことが知られているが、これらの元素の単独酸化
物には充分な導電性を示すものはない。ところが、I a
族元素を構成元素とするタングステンブロンズ型結晶構
造を有する本発明に係る導電性酸化物にあっては充分な
導電性を有するものが多く得られる。しかもそれらは上
記単独酸化物と類似の構造を表面の一部あるいは全体に
有していると考えられる。これが本発明に係る導電性酸
化物の仕事関数が低く、かつ二次電子放射効率を高くす
る理由と思考される。
が低いことが知られているが、これらの元素の単独酸化
物には充分な導電性を示すものはない。ところが、I a
族元素を構成元素とするタングステンブロンズ型結晶構
造を有する本発明に係る導電性酸化物にあっては充分な
導電性を有するものが多く得られる。しかもそれらは上
記単独酸化物と類似の構造を表面の一部あるいは全体に
有していると考えられる。これが本発明に係る導電性酸
化物の仕事関数が低く、かつ二次電子放射効率を高くす
る理由と思考される。
また、ガス吸蔵に関しては以下のように考えられる。
導電性非酸化物陰極においては放電ガスを吸蔵しペニン
グガスの効果を利用できない。この現象はペニングガス
を使用して放電を継続した場合、動作電圧が時間と共に
増加し最終的には単独ガスの動作電圧になってしまうこ
とである。更に直接的には、放電時間と共に吸蔵ガスに
よる発光スペクトル強度が弱くなることで判明する。
グガスの効果を利用できない。この現象はペニングガス
を使用して放電を継続した場合、動作電圧が時間と共に
増加し最終的には単独ガスの動作電圧になってしまうこ
とである。更に直接的には、放電時間と共に吸蔵ガスに
よる発光スペクトル強度が弱くなることで判明する。
この場合、Hgを同時に封入することによってガス吸蔵を
防ぐことができるが、動作電圧が上昇してしまう。ま
た、Hgの可視発光スペクトルにより色純度の低下も生じ
る。しかるに本発明に係る導電性酸化物陰極においては
Hgを封入しなくてもガス吸蔵が発生しないか、発生して
もそれは非常に少ない。この原因は明らかではないが次
のように考えることができる。すなわち、酸化物は大き
な酸素イオンが密につまっているので隙間が小さく、そ
れによりガス吸蔵が起こり難いか、あるいは何らかの現
象、例えば極く表面の融解層ができ、ガス吸蔵が起こっ
ても同程度以上のガス放出がなされるといった保護作用
がある可能性がある。また、通常使用される希ガスとの
親和力が小さいとも考えられる。
防ぐことができるが、動作電圧が上昇してしまう。ま
た、Hgの可視発光スペクトルにより色純度の低下も生じ
る。しかるに本発明に係る導電性酸化物陰極においては
Hgを封入しなくてもガス吸蔵が発生しないか、発生して
もそれは非常に少ない。この原因は明らかではないが次
のように考えることができる。すなわち、酸化物は大き
な酸素イオンが密につまっているので隙間が小さく、そ
れによりガス吸蔵が起こり難いか、あるいは何らかの現
象、例えば極く表面の融解層ができ、ガス吸蔵が起こっ
ても同程度以上のガス放出がなされるといった保護作用
がある可能性がある。また、通常使用される希ガスとの
親和力が小さいとも考えられる。
いずれにしても本発明に係る導電性酸化物陰極はペニン
グガスをHg封入なしで有効に使用し得る。
グガスをHg封入なしで有効に使用し得る。
次にイオン衝撃性について説明する。
一般に直流型放電表示管の陰極はイオン衝撃によってス
パッタされる。スパッタによって飛散される物質によ
り、蛍光体が汚染されたり、ガラスの光透過率が低減し
たり、電極間の絶縁性を低下させる。このスパッタを低
減するための簡単な方法は、高融点物質を使用して緻密
な陰極を構成することであり、導電性非酸化物の適用は
この点では成功している。他方、金属、例えばNiにおい
てはスパッタの緩衝層をHg封入することにより形成して
スパッタを防いでいる。
パッタされる。スパッタによって飛散される物質によ
り、蛍光体が汚染されたり、ガラスの光透過率が低減し
たり、電極間の絶縁性を低下させる。このスパッタを低
減するための簡単な方法は、高融点物質を使用して緻密
な陰極を構成することであり、導電性非酸化物の適用は
この点では成功している。他方、金属、例えばNiにおい
てはスパッタの緩衝層をHg封入することにより形成して
スパッタを防いでいる。
本発明に係る導電性酸化物においてはNiの融点に比して
それ程高くないものや低いものもあるが、充分な耐スパ
ッタ性を有する。例えば、5000時間の放電を経た後の輝
度低下や電極間の絶縁性の低下も問題とならない量であ
る。この原因の一つは動作電圧の低下によるイオンエネ
ルギーの低下である。また、明らかではないが、陰極の
極く表面の融解等による緩衝作用があるとも考えられ
る。
それ程高くないものや低いものもあるが、充分な耐スパ
ッタ性を有する。例えば、5000時間の放電を経た後の輝
度低下や電極間の絶縁性の低下も問題とならない量であ
る。この原因の一つは動作電圧の低下によるイオンエネ
ルギーの低下である。また、明らかではないが、陰極の
極く表面の融解等による緩衝作用があるとも考えられ
る。
従って、本発明に係る酸化物陰極は、多数セルの放電に
際して均一にかつ安定に動作させることができるもので
あり、従来の陰極形成材料に対してはるかに動作電圧が
低いものである。また、本発明に係る酸化物陰極はガス
吸蔵が少ないので、ペニングガスの使用も可能である。
さらに、イオン衝撃に強いことから、有毒であるHgを封
入する必要がない。そのため、安全性に優れ、かつコス
ト的に安価であるばかりでなく、Hgの可視発光スペクト
ルがないのでカラー放電表示管においては色純度も良好
となるのである。
際して均一にかつ安定に動作させることができるもので
あり、従来の陰極形成材料に対してはるかに動作電圧が
低いものである。また、本発明に係る酸化物陰極はガス
吸蔵が少ないので、ペニングガスの使用も可能である。
さらに、イオン衝撃に強いことから、有毒であるHgを封
入する必要がない。そのため、安全性に優れ、かつコス
ト的に安価であるばかりでなく、Hgの可視発光スペクト
ルがないのでカラー放電表示管においては色純度も良好
となるのである。
[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。
しく説明する。
実施例1〜10および比較例1〜9 比較例1においては市販のNiペースト(デュポン社製、
商品No.9535)を用い、その他は各々下記の方法で得た
陰極形成用組成物を用いた。すなわち、第2表に記載の
陰極形成材料を先ず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
極形成材料粉体100容量部に対して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−7903)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10万〜20万センチポイ
ズのペースト状の陰極形成用組成物を作成した。
商品No.9535)を用い、その他は各々下記の方法で得た
陰極形成用組成物を用いた。すなわち、第2表に記載の
陰極形成材料を先ず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
極形成材料粉体100容量部に対して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−7903)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10万〜20万センチポイ
ズのペースト状の陰極形成用組成物を作成した。
続いて、上記の各陰極形成用組成物を、ガラス板上に形
成された下地金属上に、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た。そしてその陰
極パターンを乾燥後、空気中あるいは窒素中で580℃で
焼成して陰極を得た。その際、陰極形成材料で下地金属
パターンの放電部が被覆されるようにパターニングし
た。陰極パターンの下地金属としては、比較例1のみNi
ペーストを用い、他は市販のAgペースト(デュポン社
製、商品No.7713)を基体上に印刷して形成した。
成された下地金属上に、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た。そしてその陰
極パターンを乾燥後、空気中あるいは窒素中で580℃で
焼成して陰極を得た。その際、陰極形成材料で下地金属
パターンの放電部が被覆されるようにパターニングし
た。陰極パターンの下地金属としては、比較例1のみNi
ペーストを用い、他は市販のAgペースト(デュポン社
製、商品No.7713)を基体上に印刷して形成した。
このようにして作成した陰極が形成されたガラス板と、
別に作成した陽極が形成されたガラス板とを組み合わ
せ、直流型放電表示管を作成した。作成した直流型放電
表示管の主な仕様を第1表に示す。
別に作成した陽極が形成されたガラス板とを組み合わ
せ、直流型放電表示管を作成した。作成した直流型放電
表示管の主な仕様を第1表に示す。
このようにして作成した直流型放電表示管の各々につい
て150〜300V、12〜24hrsの条件でエージングを行ない、
充分安定した後に放電維持電圧を測定した。結果を第2
表に示す。なお、ここでいう放電維持電圧とは、放電を
おこしたセルの放電が電圧の降下によって停止する直前
の電圧とする。
て150〜300V、12〜24hrsの条件でエージングを行ない、
充分安定した後に放電維持電圧を測定した。結果を第2
表に示す。なお、ここでいう放電維持電圧とは、放電を
おこしたセルの放電が電圧の降下によって停止する直前
の電圧とする。
さらに、上記の各々の放電表示管に関して1000時間放電
後に輝度測定したところ、比較例3以外は同一電流値に
おける初期輝度からの劣化はいずれも10%以内であり、
耐スパッタ性は良好であった。比較例3においては輝度
劣化が著しく、1000時間放電を継続させるには140V必要
であった。
後に輝度測定したところ、比較例3以外は同一電流値に
おける初期輝度からの劣化はいずれも10%以内であり、
耐スパッタ性は良好であった。比較例3においては輝度
劣化が著しく、1000時間放電を継続させるには140V必要
であった。
第2表に示された結果から明らかなように、ペニングガ
スを使用しかつHgを封入しない直流型放電表示管におい
て本発明に係る陰極形成材料を用いた実施例1〜10の放
電表示管は、従来のNi陰極を用いかつ放電ガスにHgを封
入した比較例1、LaB6陰極を用いかつ放電ガスにHgを封
入した比較例2、Al2O3を0.5wt%固溶したZnO陰極を用
いた比較例4よりもはるかに動作電圧の低減化が可能で
あり、しかも他の放電特性も良好であった。
スを使用しかつHgを封入しない直流型放電表示管におい
て本発明に係る陰極形成材料を用いた実施例1〜10の放
電表示管は、従来のNi陰極を用いかつ放電ガスにHgを封
入した比較例1、LaB6陰極を用いかつ放電ガスにHgを封
入した比較例2、Al2O3を0.5wt%固溶したZnO陰極を用
いた比較例4よりもはるかに動作電圧の低減化が可能で
あり、しかも他の放電特性も良好であった。
また、実施例1〜10の放電表示管は、組成式(1)XxYO
3で表されるがXがI a族元素ではない導電性酸化物を陰
極形成材料として用いた比較例5〜9よりも動作電圧の
低減化が可能であり、他の放電特性も良好であった。
3で表されるがXがI a族元素ではない導電性酸化物を陰
極形成材料として用いた比較例5〜9よりも動作電圧の
低減化が可能であり、他の放電特性も良好であった。
このように、実施例1〜10の放電表示管は放電維持電圧
が低いことから、本発明に係る導電性酸化物は仕事関数
が低くかつ二次電子放射効率が高いものであることが示
された。
が低いことから、本発明に係る導電性酸化物は仕事関数
が低くかつ二次電子放射効率が高いものであることが示
された。
また、放電ガスにHgを封入せずにLaB6陰極を用いた比較
例3の直流型放電表示管は、初期の放電維持電圧は低い
ものの、ガス吸蔵性に劣るものであった。
例3の直流型放電表示管は、初期の放電維持電圧は低い
ものの、ガス吸蔵性に劣るものであった。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明の放電表示管によれば以下
のような効果が奏される。
のような効果が奏される。
動作電圧を従来のものより低減可能であり、しかもそ
の低動作電圧を長期に亘って安定して印加させることが
可能となる。それによって駆動回路のコストが低減で
き、また発光効率の向上が可能となるので高輝度化が図
れ、さらに消費電力の低減が可能となる。
の低動作電圧を長期に亘って安定して印加させることが
可能となる。それによって駆動回路のコストが低減で
き、また発光効率の向上が可能となるので高輝度化が図
れ、さらに消費電力の低減が可能となる。
放電ガスにHgを封入する必要がなくなり、従って環境
衛生上好ましく、コストも低減できる。さらにカラー放
電表示管おいてはHgの可視発光スペクトルがないので色
純度が向上する。
衛生上好ましく、コストも低減できる。さらにカラー放
電表示管おいてはHgの可視発光スペクトルがないので色
純度が向上する。
本発明の放電表示管は厚膜技術等、従来公知の技術を
利用して容易に作成可能であり、新規なコスト増加およ
び新規の設備投資は特に必要ではない。
利用して容易に作成可能であり、新規なコスト増加およ
び新規の設備投資は特に必要ではない。
また、本発明の陰極形成用組成物を用いると、上記酸化
物陰極を簡便かつ安価に製造することが可能となる。従
って、本発明の陰極形成用組成物は本発明の放電表示管
を製造する際に好適に採用される。
物陰極を簡便かつ安価に製造することが可能となる。従
って、本発明の陰極形成用組成物は本発明の放電表示管
を製造する際に好適に採用される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神谷 孫典 愛知県豊田市上挙母1丁目5番地 (72)発明者 浅井 秀之 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字中池5番 地 (72)発明者 仙田 愼嗣 愛知県西加茂郡三好町大字三好字東山300 番地 (72)発明者 菊地 直哉 愛知県西加茂郡三好町大字三好字東山300 番地 (72)発明者 松山 辰夫 三重県松阪市小黒田町547番地の13
Claims (5)
- 【請求項1】直流型放電表示管であって、その陰極形成
材料が、組成式(1):XxYO3[式(1)中、Xは元素周
期律表のI a族元素から選ばれる少なくとも1種、YはR
e、W、Mo、Nbからなる群から選ばれる少なくとも1
種、xは0より大でかつ1未満の数値をそれぞれ示す]
で表される導電性酸化物を包含することを特徴とする放
電表示管。 - 【請求項2】前記導電性酸化物を陰極形成材料としてな
る膜状の陰極の下に金属層を形成する、請求項1に記載
の放電表示管。 - 【請求項3】前記放電表示管における管内封入ガスがHg
を含まないものである、請求項1または2に記載の放電
表示管。 - 【請求項4】組成式(1):XxYO3[式中(1)中、Xは
元素周期律表のI a族元素から選ばれる少なくとも1
種、YはRe、W、Mo、Nbからなる群から選ばれる少なく
とも1種、xは0より大でかつ1未満の数値をそれぞれ
示す]で表される導電性酸化物の平均粒径0.1〜30μm
の粉体を液体ビヒクル中に分散させてなることを特徴と
する、放電表示管の陰極形成用組成物。 - 【請求項5】前記粉体と、該粉体100容量部に対して0
〜67容量部の粘結成分とを液体ビヒクル中に分散させて
なる、請求項4に記載の陰極形成用組成物。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28840090A JPH07105192B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 放電表示管およびその陰極形成用組成物 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28840090A JPH07105192B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 放電表示管およびその陰極形成用組成物 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04163824A JPH04163824A (ja) | 1992-06-09 |
| JPH07105192B2 true JPH07105192B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=17729722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28840090A Expired - Lifetime JPH07105192B2 (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | 放電表示管およびその陰極形成用組成物 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07105192B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP28840090A patent/JPH07105192B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04163824A (ja) | 1992-06-09 |
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