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JP2856056B2 - ガス放電型表示パネル - Google Patents

ガス放電型表示パネル

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Publication number
JP2856056B2
JP2856056B2 JP5333871A JP33387193A JP2856056B2 JP 2856056 B2 JP2856056 B2 JP 2856056B2 JP 5333871 A JP5333871 A JP 5333871A JP 33387193 A JP33387193 A JP 33387193A JP 2856056 B2 JP2856056 B2 JP 2856056B2
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JP
Japan
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discharge
cathode
display panel
filler
oxide conductor
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JP5333871A
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由雄 渡辺
正樹 広橋
宏樹 河野
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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  • Gas-Filled Discharge Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガス放電を利用して文
字や図形などを表示するガス放電型表示パネルに関す
る。
【0002】
【従来の技術】ガス放電型表示パネル(PDP)には、
駆動方式により交流型(AC)と直流型(DC)に大別
でき、ここではDC型について述べる。
【0003】DC型のPDPの構造は、対向した2枚の
平板ガラスの内面にカソードとアノードを直交して配置
し、パネル内部にHe、Ne、Kr、Xeなどの希ガス
の混合ガスが封入されている。
【0004】電極間に直流電圧を200〜300V印加
すると放電がおこり、このとき発生する光を利用して、
文字や図形などを表示する装置である。
【0005】このようなガス放電パネルは自己発光タイ
プのため、視野角が広く、明るく見やすく、応答速度が
早いなどの特徴を有し液晶など他のフラットディスプレ
イに比べ優れた特徴を持っている。
【0006】又、薄型で大画面の表示パネルが作成出来
ることからOA機器などの表示装置の他、将来の大型壁
掛けテレビ等への応用が期待されている。
【0007】さて、従来から、PDPの陰極にはNiが
主に使用されているが、放電によるイオン衝撃により、
陰極材料がスパッタされ、光の透過率や、電極間の絶縁
性が低下することから、スパッタを抑制するためにパネ
ル内部に水銀が封入されている。
【0008】しかしながら、大型のパネルになるとパネ
ル全体を均一な温度に保つことが困難になり、パネルの
温度ムラにより、不均一な水銀分布になる。
【0009】従って、安定した特性が得にくく、水銀を
使用しないパネルの開発が求められている。
【0010】その対策の一つに、例えばNiカソードに
代わり、耐スパッタ性の高い酸化物導電体カソードやA
lカソードが開発されている。
【0011】例えば、本願出願人による特許出願平成2
年第87919号に、酸化物導電体カソードについて開
示されている。
【0012】この酸化物導電体のカソードは、金属カソ
ードに比べ、放電維持電圧が低く、耐スパッタ性に優
れ、パネルの低消費電力と寿命の改善に効果を発揮して
いる。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように酸化物導電体カソードは耐スパッタ性に優れ、放
電維持電圧がNiやAlカソードに比べ約半分と低電圧
特性を示すが、発光効率が相対的に低いという性質を有
する。
【0014】本発明はこのような点に鑑みなされたもの
であり、本発明の目的は、低消費電力で駆動できるペロ
ブスカイト型の酸化物導電体カソードの放電集中を防止
し、発光効率を高めることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、基本的にペロブスカイト型結晶構造を有する酸化物
導電体に、導電性を有するフィラー材料を含む陰極材料
を有するガス放電型表示パネルである。
【0016】ここで、フィラー材料は、RuO2、Ba
TiO3系半導体、またはフェライトが好適である。
【0017】
【作用】上記構成により、本発明のガス表示型放電パネ
ルのカソードは、最適な値に調整されたγ値を有し、放
電集中を起こさず、発光効率が上昇する。
【0018】
【実施例】本願発明者の検討によると、酸化物導電体カ
ソードを用いたパネルの放電状態は、エージング初期に
は、放電維持電圧が高く、エージング時間と共に低下
し、同時に発光している領域が小さくなり、放電が集中
していることが観察された。
【0019】更に検討を重ねることにより、このように
放電領域が広がらずに集中する現象が発生すると、発光
効率が低くなることが、実験結果から確認された。
【0020】つまり、ペロブスカイト型結晶構造を持つ
酸化物導電体のカソードは、Ni、Alに比べ放電維持
電圧が約半分になるが、放電集中が発生し発光効率が低
下してしまうということができる。
【0021】よって、発光効率を向上させるには、放電
集中を防止することが重要であることが判明した。
【0022】このように放電集中が発生し発光効率が低
下してしまうことの原因は、ペロブスカイト型の酸化物
導電体の2次電子放出係数(γ値)が、高いことに起因
していると考えられる。
【0023】これは次のように説明される。1つの放電
セルの電流対電圧特性において、電流が少ないときはカ
ソードの面積の一部分で放電し、電流を増加させると放
電維持電圧は変わらず放電領域がしだいに広がる(正常
グロー)状態から、更に電流を増加させると次第に放電
維持電圧が上昇しはじめ、いわゆる異常グロー状態にな
る。
【0024】これは、一定面積のカソードに対して放電
維持電圧が変わらずに、流せる最大の電流密度が存在す
ることを表し、この最大電流密度をJcとすると、Jc
よりも少ない電流密度ならばカソードの一部で放電し、
Jcよりも多ければカソード面積一杯に放電が広がる。
【0025】このJcの値はカソード材料の2次電子放
出係数(γ値)に依存し、γ値が大きいほどJcは大き
く、γ値が小さいとJcは小さくなる。
【0026】つまり、同じ電流ならばγ値が大きいほど
放電が集中し易いことを表している。
【0027】一般に、作製直後の酸化物導電体カソード
の表面層は、不純物や水分などの吸着物に覆われ、本来
のカソードの持つ2次電子放出係数よりも小さい値にな
っているために、放電維持電圧は高く、放電集中も発生
しないと考えられる。
【0028】この状態からエージングが進み、表面の不
純物層が除去されると、本来カソードが持つ高γ値の表
面が出現し、放電維持電圧が下がるとともに、放電集中
も発生する。
【0029】又、放電集中が発生すると発光効率が低下
する理由は、次のように考えられる。
【0030】カソード表面から出た電子は、Xeなどの
希ガスに衝突し、それをプラスにイオン化したり、又
は、準安定原子を生成する。
【0031】そして、イオン化したXeは、電界により
カソードに引き寄せられ、γ作用によりカソードから電
子を放出し、この一連のサイクルで放電が持続する。
【0032】このとき、発光効率は、カソードから出た
電子が如何に効率よくXe原子あるいは、準安定原子に
衝突するかに依存しているが、放電集中が発生すると、
Xeイオンとも衝突する確率が増えてしまい、発光に寄
与するXeとの衝突の確率が減少してしまう。
【0033】従って、発光効率を高めるには放電の集中
を防ぐことが重要となる。そこで、本発明では、2次電
子放出係数(γ値)の大きい酸化物導電体に、γ値の小
さい適当なフィラー材料を混合し、最適なγ値に調整す
ることにより、放電集中を防止し発光効率の高いカソー
ド材料を得ている。
【0034】ここで、混合するフィラー材料は絶縁性材
料でなく、比抵抗が10-3Ωcm〜106Ωcm程度の
導電性をもつ材料であることが放電の安定性を得るため
に重要な条件となる。
【0035】以下、本発明の各実施例について説明す
る。 (実施例1)第1の実施例として、酸化物導電体にLa
0.7Sr0.3MnO3(以下LSMと呼ぶ)、フィラー材
料としてRuO2を用いた場合について説明する。
【0036】ここで、RuO2は、酸化物でありなが
ら、導電性が高い材料である。LSMの出発原料とし
て、La、Sr、Mnの各硝酸溶液をLa=0.7、S
r=0.3、Mn=1の元素比率になるように混合し、
それぞれの溶液を蓚酸とエタノールの混合液に滴下し、
それぞれの蓚酸塩の沈澱物を作る。
【0037】この沈澱物を70℃で乾燥し、乾燥した固
形物を混合し、電気炉を用い空気中雰囲気において、5
00℃で3時間加熱し、不要な蓚酸塩を熱分解し、L
a、Sr、Mnの酸化物を作製する。
【0038】そして、この酸化物を500℃以上の温度
で300cc/分導入した酸素気流中において、130
0℃で5時間焼成し、完全なペロブスカイト結晶構造を
持つ酸化物導電材料を作製する。
【0039】焼成後の粉末は、粒子が結合して固まって
いるので、乳鉢やボールミルなどにより数μm以下に粉
砕する。
【0040】次に、上記手順により作成したLSM粉末
と、低融点ガラス粉末、及び有機溶媒を適当な粘度にな
るように調整し三本ローラにより混合する。
【0041】このLSMペーストとRuO2ペーストと
を所望の重量比で混合し、印刷用のペーストを作製す
る。
【0042】次に、ガス放電型表示パネルの作製方法に
ついて簡単に説明する。図1に、ガス放電型表示パネル
の断面図を示す。
【0043】図1において、背面ガラス基板1に、ま
ず、陰極パターンとして、NiやAl、Agの下地電極
2を形成し、この下地電極の上に、本発明の陰極3とな
るLSMとRuO2を混合したペーストをスクリーン印
刷法により積層して形成する。
【0044】印刷後、120℃の空気中で乾燥した後、
500〜600℃の空気中で60分間焼成する。
【0045】このようにして陰極3を形成した背面ガラ
ス基板1と、陽極4と隔壁5と蛍光体8が設けられた前
面ガラス基板6を隔壁5を介して重ね合わせ、フリット
ガラスを周囲に塗布し、焼成して内部を気密に封じる。
【0046】その後、放電空間内を高真空に排気し、H
e−Xeなどの混合ガスを200〜500Torr導入
し、カラー放電パネルを作製する。
【0047】次に、LSMの酸化物導電体とRuO2
フィラーを混合した陰極を用いた場合の特性ついて述べ
る。
【0048】図2には、フィラーの混合比とカソード面
積に対する放電領域の割合について示す。
【0049】図2から理解されるように、フィラーが混
合されてないカソードは、カソード面積の40%程度し
か放電に寄与してないが、フィラーの混合比を増加する
と放電面積が広がり、混合比が70%以上で、ほぼ95
%以上の放電領域に広がる。
【0050】又、放電領域が40%の場合に比べ、放電
領域が95%になると発光効率も約2倍になることが観
測された。
【0051】(実施例2)以下、本発明の第2実施例に
ついて説明する。
【0052】酸化物導電体には第1の実施例に用いたL
0.7Sr0.3MnO3であるLSM、フィラー材料とし
てBaTiO3系半導体を用いた場合について説明す
る。
【0053】BaTiO3系半導体材料は正抵抗温度係
数(PTC)を示すことから、PTCサーミスタとして
無接点温度スイッチとして利用されている材料で、Ba
TiO3に添加する微量元素により各種の材料が存在し
ている。
【0054】その代表的な例としてBTSYの材料につ
いて述べる。原料はBaCO3、TiO2、Y23を、モ
ル比で100、100、0.3の割合に配合し、これに
SiO2を重量比で3%混合する。
【0055】この混合物を、ボールミルで10時間粉砕
し、その後空気中雰囲気で1350℃、3時間焼成す
る。
【0056】このように作成されたBTSY材料は室温
で数百Ωcmの比抵抗を示す。酸化物導電体とBTSY
の混合物カソードのペーストの作製方法は、第1の実施
例と同様な方法で作製した。
【0057】LSMとBTSYを、重量比で100対5
0の比率に混合し、これに低融点ガラスとビークルを適
当な粘度になるように配合し、一般的に知られている3
本ローラ法により結合している粒子を十分ほぐし、ペー
ストを作製した。
【0058】また、ガス放電パネルの作成方法は、基本
的に第1の実施例と同様な方法で作製した。
【0059】次に、LSMの酸化物導電体とBTSYの
フィラーを混合した陰極を用いた場合の放電特性ついて
述べる。
【0060】図2には、フィラーの混合比とカソード面
積に対する放電領域の割合について示す。
【0061】図2から理解されるように、フィラーが混
合されてないカソードはカソード面積の40%程度しか
放電に寄与してないが、フィラーの混合比を増加すると
放電面積が広がり、混合比が50%以上で、ほぼ90%
以上の放電領域に広がっている。
【0062】又、放電領域が40%の場合に比べ、放電
領域が95%になると発光効率も約2倍になることが観
測された。 (実施例3)次に、本発明の第3実施例について説明す
る。
【0063】酸化物導電体に混合するフィラー材料とし
て、フェライトを用いた場合について説明する。
【0064】フェライトにも各種の組成が、あるがその
代表的な組成として、MnZnフェライトを用いた場合
について説明する。
【0065】原料となるMnCO3、ZnO、Fe23
の各粉末を25対20対55のモル比に秤量し、鉄製の
ボールミルを用いエタノール中で10時間粉砕混合す
る。
【0066】次に70℃で乾燥し、乾燥した固形物を作
製した。そして、この混合物を電気炉で空気を流しなが
ら、1450℃において5時間焼成する。
【0067】焼成後の粉末は、粒子が結合して固まって
いるので、ボールミルなどにより数μm以下に粉砕す
る。
【0068】このMnZnフェライトの比抵抗は、数Ω
cmの比抵抗を示す。次に、このようにして得られたM
nZnフェライト粉末と酸化物導電体のACE2粉末と
を用いて、カソードのペーストを作製した。
【0069】また、パネルの作製方法は、実施例1と同
様な方法で作製した。このようして作製されたACE2
の酸化物導電体とMnZnフェライトのフィラーを混合
した陰極の特性について、図2に示す。
【0070】図2から理解されるように、フィラーを混
合してないLSMカソードに比べ、フィラーの混合比を
増加すると放電面積が広がり、フィラーの混合比が50
%以上でほぼ90%以上の放電領域が広がることが分か
る。
【0071】又、発光効率も約2倍に向上した。なお、
このような効果は、基本的にペロブスカイト型結晶構造
を持つ酸化物導電体カソードに共通な特徴であり、上記
の実施例以外のペロブスカイト型結晶構造酸化物導電体
であっも、同様な特性を示すものである。
【0072】そして、フィラー材についても、比抵抗が
10-3Ωcm〜106Ωcm程度の導電性をもつ材料で
あれば、実施例以外のものについても使用可能である。
【0073】
【発明の効果】以上述べたように、基本的にペロブスカ
イト型構造を有する酸化物導電体カソードはγ値が大き
く、放電領域がカソード面積一杯に広がらず、部分的に
集中し、発光効率が低下してしまうが、本発明によれ
ば、導電性を有するフィラー材料を混合することによ
り、実効的にγ値を低下させ、放電集中を防止し、発光
効率の高いガス放電表示パネルを得ることが出来るので
本発明の効果は非常に大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるガス放電表示パネルの
断面図
【図2】同ガス放電表示パネルのフィラー混合比と放電
領域の割合との関係を示す図
【符号の説明】
1 背面ガラス 2 下地電極 3 陰極 4 陽極 5 隔壁 6 前面ガラス 7 放電空間 8 蛍光体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−45199(JP,A) 特開 平7−192633(JP,A) 特開 平6−44910(JP,A) 特開 平5−74352(JP,A) 特開 平5−182591(JP,A) 特開 平6−243788(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01J 17/06 H01J 17/04

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基本的にペロブスカイト型結晶構造を有
    する酸化物導電体に、導電性を有するフィラー材料とし
    てRuO 2 を含む陰極材料を有するガス放電型表示パネ
    ル。
  2. 【請求項2】 基本的にペロブスカイト型結晶構造を有
    する酸化物導電体に、導電性を有するフィラー材料とし
    てBaTiO 3 を含む陰極材料を有するガス放電型表示
    パネル。
  3. 【請求項3】 基本的にペロブスカイト型結晶構造を有
    する酸化物導電体に、導電性を有するフィラー材料とし
    てフェライトを含む陰極材料を有するガス放電型表示パ
    ネル。
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