JP2010102840A

JP2010102840A - プラズマディスプレイパネル

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Publication number: JP2010102840A
Application number: JP2008270579A
Authority: JP
Inventors: Daishi Asano; 大志淺野; Hideji Kawarasaki; 秀司河原崎; Hironori Yasukawa; 浩範安川; Ryosuke Sawa; 亮介澤; Hiroshi Sogo; 寛十河; Takashi Horikawa; 敬司堀河
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-05-06

Abstract

【課題】水、炭化水素等の不純ガスを十分に除去し、保護層や蛍光体の劣化を抑制したプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】走査電極および維持電極からなる表示電極を複数列配列して形成しかつ前記表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面基板２１と、この前面基板２１に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向に複数のデータ電極を形成して交差部分に放電セルを形成した背面基板３１と、この背面基板３１に前記放電空間を区画するように形成されかつ間に赤色、緑色および青色の蛍光体層３５ｒ、３５ｇ、３５ｂが配置された隔壁３４とを備え、かつ前記蛍光体層に白金族からなる粉体３７を配置するとともに、その粉体３７の量を発光色毎に異ならせた。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像表示に用いられるプラズマディスプレイパネルに関する。

近年、大画面で薄型軽量を実現できるカラー表示デバイスとしてプラズマディスプレイパネル（以下、「ＰＤＰ」と略記する）が注目されている。

ＰＤＰとして代表的な交流面放電型ＰＤＰは、対向配置された前面基板と背面基板との間に多数の放電セルが形成されている。前面基板は、１対の走査電極と維持電極とからなる表示電極対がガラス基板上に互いに平行に複数対形成され、それら表示電極対を覆うように誘電体層および保護層が形成されている。ここで保護層は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）等のアルカリ土類酸化物の薄膜であり、誘電体層をイオンスパッタから保護するとともに放電開始電圧等の放電特性を安定させるために設けられている。背面基板は、ガラス基板上に複数の平行なデータ電極と、それらを覆うように誘電体層と、さらにその上に井桁状の隔壁とがそれぞれ形成され、誘電体層の表面と隔壁の側面とに蛍光体層が形成されている。そして、表示電極対とデータ電極とが立体交差するように前面基板と背面基板とが対向配置されて密封され、内部の放電空間には放電ガスが封入されている。ここで表示電極対とデータ電極とが対向する部分に放電セルが形成される。このような構成のＰＤＰの各放電セル内でガス放電により紫外線を発生させ、この紫外線で赤色、緑色および青色の各色の蛍光体を励起発光させてカラー表示を行っている。

ＰＤＰを駆動する方法としてはサブフィールド法、すなわち、１フィールド期間を複数のサブフィールドに分割した上で、発光させるサブフィールドの組み合わせによって階調表示を行う方法が一般的である。サブフィールドは、初期化期間、書込み期間および維持期間を有する。初期化期間では各放電セルで初期化放電を発生させて、それに続く書込み放電に必要な壁電荷を形成する。書込み期間では、表示を行うべき放電セルで選択的に書込み放電を発生させて、それに続く維持放電に必要な壁電荷を形成する。そして維持期間では、走査電極および維持電極に交互に維持パルスを印加して、書込み放電を起こした放電セルで維持放電を発生させ、対応する放電セルの蛍光体層を発光させることにより画像表示を行う。

ＰＤＰは、前面基板作製工程、背面基板作製工程、封着工程、排気工程、放電ガス供給工程の各工程を経て製造される。ここで封着工程は、前面基板作製工程で作製した前面基板と背面基板作製工程で作製した背面基板とを貼り合わせる工程であり、排気工程はＰＤＰ内部の空間からガスを排気する工程である。封着工程ではフリットを用いて前面基板と背面基板とを貼り合わせるため、それらを重ね合わせてフリットの軟化点温度以上、例えば４４０℃〜５００℃程度で焼成する。

このときフリット等から水（Ｈ₂Ｏ）、炭酸ガス（ＣＯ、ＣＯ₂）、炭化水素（Ｃ_ｎＨ_ｍ）等の不純ガスが排出され、これらの不純ガスの一部はＰＤＰの内部に吸着される。また、続く排気工程でＰＤＰの内部の空気とともに不純ガスも排気するが、ＰＤＰの内部に吸着された不純ガスまで含めて完全に排気することは難しく、ＰＤＰの内部にある程度の不純ガスが残留することは避けられなかった。加えて、近年のＰＤＰの大画面化および高精細化に伴い、不純ガスの残留量は増加する傾向にある。

しかし保護層や蛍光体等の材料は不純ガスと反応し、その特性が劣化することが知られている。特に、ＰＤＰの内部に多く残留している水は保護層の放電特性に悪影響を及ぼし、放電セルの放電開始電圧を低下させて、表示画面に「にじみ」状の画質劣化を発生させるという問題や、長時間にわたり静止画像を表示するとその画像が残像となる「焼きつき」を発生させるといった問題があった。また炭化水素は、蛍光体の表面を還元し、蛍光体の発光輝度を低下させる等の問題があった。

そのため、ＰＤＰの内部に残留する不純ガス、特に水や炭化水素を低減し、放電特性を安定させ、経時変化を抑制することが重要な課題の一つとなっている。これら不純ガスを除去する方法として、例えば特許文献１には、結晶性アルミノケイ酸塩、γ活性アルミナまたは非晶質活性シリカ等の吸着剤をＰＤＰの内部に配置して水を除去する試みが開示されている。また特許文献２には、ＰＤＰの内部の画像表示領域以外の領域に酸化マグネシウム膜を設けて、水を除去する試みが記載されている。さらに特許文献３には、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化ランタニウム（Ｌａ₂Ｏ₃）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化マンガン（ＭｎＯ）、酸化クロム（ＣｒＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）等の酸化物や、上記酸化物に炭化水素分解触媒である白金族元素を添加した吸着剤をＰＤＰの内部の画像表示領域以外の領域に配置して炭化水素ガスを除去する試みが記載されている。また特許文献４には、ジルコン（Ｚｒ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）等の金属ゲッタをＰＤＰの内部の隔壁の上に設けて有機溶媒を吸収する試みが記載されている。
特開２００３−３０３５５５号公報特開平５−３４２９９１号公報国際公開第２００５／０８８６６８号パンフレット特開２００２−５３１９１８号公報

しかしながら上述した各種の試みにもかかわらず、水、炭化水素、有機溶媒等の不純ガスを十分に除去することが難しく、保護層や蛍光体の劣化を抑えることが難しかった。

本発明はこれらの課題に鑑みなされたものであり、水、炭化水素等の不純ガスを十分に除去し、保護層や蛍光体の劣化を抑制したＰＤＰを提供することを目的とする。

この目的を達成するために本発明は、走査電極および維持電極からなる表示電極を複数列配列して形成しかつ前記表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護膜を形成した前面基板と、この前面基板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向に複数のデータ電極を形成して交差部分に放電セルを形成した背面基板と、この背面基板に前記放電空間を区画するように形成されかつ間に赤色、緑色および青色に発光する蛍光体層が配置された隔壁とを備え、かつ前記蛍光体層に白金族からなる粉体を配置するとともに、その粉体の量を発光色毎に異ならせたことを特徴とする。

また、白金族の粉体を蛍光体層の蛍光体粒子に担持させたことを特徴とする。

本発明によれば、各色の発光セルにおける対向放電電圧を均一にすることができ、また、水、炭化水素等の不純ガスなどを、吸着と吸蔵の二種類の効果を効率的に、しかも十分に除去し、保護層や蛍光体の劣化を抑制したＰＤＰを提供することが可能となる。

図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図、図２は放電セル部分の要部を示す断面図である。なお、図２においては、電極を省略して示している。

図１に示すように、ＰＤＰ１０は、対向配置された前面板と背面板とから構成され、対向配置された前面板と背面板との間に多数の放電セルが形成されている。

前面板は、ガラス製の前面基板２１上に１対の走査電極２２と維持電極２３とからなる表示電極２４が互いに平行に複数列配列されて形成されている。この走査電極２２および維持電極２３は、走査電極２２−維持電極２３−維持電極２３−走査電極２２の配列で繰り返すパターンで形成されている。そして、それら表示電極２４を覆うように誘電体層２５およびＭｇＯからなる保護層２６が形成されている。走査電極２２および維持電極２３は、それぞれＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性金属酸化物からなる透明電極２２ａ、２３ａ上にＡｇからなるバス電極２２ｂ、２３ｂを形成することにより構成されている。

背面板は、ガラス製の背面基板３１上に、複数の互いに平行なＡｇを主成分とする導電性材料からなるデータ電極３２を形成し、そのデータ電極３２を覆うように誘電体層３３を形成するとともに、さらにその上に井桁状の隔壁３４を形成し、そして誘電体層３３の表面と隔壁３４の側面とに、赤色蛍光体層３５ｒ，緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂを形成することにより構成されている。

そして、走査電極２２および維持電極２３とデータ電極３２とが立体交差するように、前面板と背面板とが対向配置され、その外周部をフリット等の封着材（図示せず）によって貼り合わせて封着されている。そして放電空間には、例えばキセノン（Ｘｅ）等を含む放電ガスが封入されている。

ここで、図２に示すように、前面板と背面板とに挟まれた放電空間は、隔壁３４によって複数の区画に仕切られており、走査電極２２および維持電極２３とデータ電極３２とが交差する部分に赤色発光セル３６ｒと緑色発光セル３６ｇと青色発光セル３６ｂとが形成されている。そしてこれらの赤色発光セル３６ｒと緑色発光セル３６ｇと青色発光セル３６ｂが放電、発光することにより画像が表示される。なお、ＰＤＰ１０の構造は上述したものに限られるわけではなく、例えば誘電体層３３を省略してもよく、また隔壁３４の形状がストライプ状であってもよい。

次に、ＰＤＰを構成する材料について説明すると、走査電極２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の導電性金属酸化物からなる幅の広い透明電極２２ａの上に、導電性を高めるために銀（Ａｇ）等の金属を含む幅の狭いバス電極２２ｂを積層して形成されている。維持電極２３も同様に、幅の広い透明電極２３ａの上に幅の狭いバス電極２３ｂを積層して形成されている。誘電体層２５は、酸化ビスマス系低融点ガラスまたは酸化亜鉛系低融点ガラスで形成されている。保護層２６は、酸化マグネシウムを主体とするアルカリ土類酸化物からなる薄膜層である。データ電極３２は、銀等の金属を含む導電性の高い材料で形成されている。誘電体層３３は、誘電体層２５と同様の材料であってもよいが、可視光反射層としての働きも兼ねるように酸化チタン粒子を混合した材料であってもよい。隔壁３４は、例えば低融点ガラス材料を用いて形成されている。蛍光体層は、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを、緑色蛍光体としてＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕをそれぞれ用いることができるが、もちろん上記蛍光体に限定されるものではない。

図３は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの電極配列図である。行方向に長いｎ本の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎおよびｎ本の維持電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｎが配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ａ１・・・Ａｍが配列されている。そして、１対の走査電極Ｙ１および維持電極Ｘ１と１つのデータ電極Ａ１とが交差した部分に発光セルが形成され、発光セルは放電空間内にｍ×ｎ個形成されている。そしてこれらの電極のそれぞれは、前面板、背面板の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子それぞれに接続されている。

そして本実施の形態においては、図２に示すように、赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの上に、白金族からなる粉体３７が配置されている。白金族からなる粉体３７は、青色蛍光体層３５ｂ上に最も多く、緑色蛍光体層３５ｇ上に最も少なくなるように配置されている。なお、図２には、背面基板３１上に塗布された赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの上に白金族からなる粉体３７が分散されている様子を模式的に示している。また、本実施の形態においては、粒径が０．１μｍ〜２０μｍである白金族からなる粉体３７が使用されている。また、蛍光体の発光を妨げることがないように、白金族の粉体３７が、赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂを覆う被覆率は５０％以下としている。

なお、図２には白金族からなる粉体３７は青色蛍光体層３５ｂ上に最も多く、緑色蛍光体層３５ｇ上に最も少なく配置されているが、蛍光体材料の組み合わせおよび蛍光体層の厚みによって適宜配置量を調整することにより、各色の発光セルで対向放電電圧を均一にすることができる。また、図４に示すように赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの内部に白金族からなる粉体３７を分散させても同様の効果を得ることができる。また、赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの蛍光体粒子表面に白金族の粉体３７を担持させても同様の効果を得ることができる。

この白金族からなる粉体３７としては、水素を吸蔵し、二次電子を放出しやすい白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、オスミニウム（Ｏｓ）の内のいずれか一種以上の白金族粉体を用いることができるが、中でもパラジウムが特に望ましい。

赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの上に白金族からなる粉体３７を分散させる方法としては、例えばスプレー法を用いることができる。また赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの内部に白金族からなる粉体３７を分散させる方法としては、赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの形成時に、あらかじめ白金族からなる粉体３７を混合させておいてもよく、また赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの蛍光体粒子表面に白金族の粉体３７を担持させてもよい。

白金族からなる粉体３７の粒径は、０．１μｍ〜２０μｍが望ましく、その混合割合は、蛍光体の粉体に対する重量比で、０．０１％〜２％程度が望ましい。赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂは蛍光体の充填率が６０％以下と低いため、赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの内部に白金族からなる粉体３７を分散させても、水素を吸蔵する効果は保たれ、また、赤色蛍光体層３５ｒ、緑色蛍光体層３５ｇおよび青色蛍光体層３５ｂの蛍光体粒子表面に白金族元素を担持させても、水素を吸蔵する効果を得ることができる。

なお、上述した本実施の形態におけるＰＤＰ１０の誘電体層２５の膜厚は、例えば４０μｍ、保護層２６の膜厚は、例えば０．８μｍである。また、隔壁３４の高さは、例えば０．１２ｍｍ、蛍光体層３５の膜厚は、例えば１５μｍである。放電ガスは、例えばネオン（Ｎｅ）およびキセノン（Ｘｅ）の混合ガスであり、放電ガスのガス圧は、例えば６×１０⁴Ｐａであり、キセノンの含有量は、例えば１０体積％以上である。

また、赤色蛍光体層３５ｒの蛍光体の粒径としては、例えば４．５μｍ、緑色蛍光体層３５ｇの蛍光体の粒径としては、例えば３．０μｍ、青色蛍光体層３５ｂの蛍光体の粒径としては、例えば３．０μｍである。

次に、白金族からなる粉体３７の働きについて説明する。従来、水や炭化水素を除去するために金属ゲッタや酸化物ゲッタを使用していたが、これら不純ガスの分子径が大きいためゲッタの内部まで十分に浸透せず、不純ガスの吸着量に限界があった。

本発明者らは、ＰＤＰを放電させることにより、保護層、隔壁、蛍光体層等から不純ガスが放出され、その中の水分子や炭化水素分子が水素原子、酸素原子、炭素原子に分解されることに注目した。そして白金族からなる粉体が水素を大量に吸蔵する性質があることに着目し、半径の小さい水素原子を白金族元素に吸蔵させることで、結果として、水や炭化水素を除去できるのではないかと考えた。

また、本発明者らは、二次電子の放出源として白金族からなる粉体を放電セルの中に配置することにより、結果として、ＰＤＰの放電電圧を低下させることができるのではないかと考えた。

そこで、白金族（白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミニウム）からなる粉体を、印刷法、スプレー法、フォトリソ法、ディスペンサー法、インキジェット法等を用いて、赤色蛍光体層、緑色蛍光体層および青色蛍光体層の上に、青色蛍光体層上に最も多く、緑色蛍光体層上に最も少なく付着するように塗布したＰＤＰを作製した。白金族からなる粉体は、必要に応じて有機バインダーと混練し、ペースト状にして塗布した。

また、白金族からなる粉体を、赤色蛍光体粒子、緑色蛍光体粒子および青色蛍光体粒子と混合して、印刷法、スプレー法、フォトリソ法、ディスペンサー法、インキジェット法等を用いて、発光セル内に、白金族からなる粉体が青色蛍光体層内部に最も多く、緑色蛍光体層内部に最も少なくなるよう塗布したＰＤＰを作製した。

このようにして作製したＰＤＰを用いて画像を表示させ、およそ１０００時間の間、「にじみ」および「焼きつき」の有無を目視で確認した。その結果、「にじみ」や「焼きつき」による画質劣化が軽減することが確認できた。また、各色とも、表示を行うべき部分で表示されなかったり、不要な部分で表示されてしまったりすることなく、均一な電圧で対向放電することが確認できた。特に、パラジウムを含む粉体を用いた場合には、これらの画質劣化がほとんど発生しないことが確認できた。また、パラジウムを含む粉体を用いた場合には蛍光体の発光輝度もほとんど低下しないことが確認できた。これは、水分子や炭化水素分子が、水素原子、酸素原子、炭素原子に分解され、白金族、特にパラジウムからなる粉体が水素を大量に吸蔵したことにより、酸素、炭素は残留するものの、水分子や炭化水素分子が大幅に減少したためであると同時に、白金族からなる粉体が二次電子を放出し放電電圧を低下させたことにより、各色の対向放電電圧が均一になったためであると考えられる。

この実験から明らかなように、白金属からなる粉体を二次電子放出材料として用いると、放電セルの放電電圧を低下させるため、配置する量に応じて各色の放電特性を均一にすることができる。また、白金属、特にパラジウムからなる粉体を水素吸蔵性材料として用いると、放電にともなって分解された水素を吸蔵するため、水分子や炭化水素分子を大幅に減少させることができ、放電特性を安定させ、経時変化を抑制し、加えて蛍光体の輝度低下を抑えることができる。

以上の実施の形態で説明したように、ＰＤＰの発光セルの内部に、各色異なる量の白金族からなる粉体を配置したことにより、各色の放電電圧を均一にすることができ、また水分子や炭化水素分子のような分子径の大きい不純ガスをそのまま吸着させるのでなく、放電にともなって分解された水素を多量に吸蔵するパラジウム等の白金族からなる粉体をＰＤＰの発光セルの内部に配置することにより、水や炭化水素を大幅に減少させ、その結果、放電特性を安定させ、経時変化を抑制し、加えて蛍光体の輝度低下を抑えることができる。

なお、上記実施の形態において用いた具体的な数値等は、単に一例を挙げたに過ぎず、ＰＤＰの仕様やＰＤＰ材料の仕様等に合わせて、適宜最適な値に設定することが望ましい。

以上のように本発明は、水、炭化水素等の不純ガスを十分に除去でき、保護層や蛍光体の劣化を抑制できるＰＤＰを提供することができる発明として有用である。

本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図本発明の実施の形態におけるＰＤＰの放電セル部分を示す断面図本発明の実施の形態におけるＰＤＰの電極配列を示す図本発明の他の実施の形態におけるＰＤＰの放電セル部分の構造を示す断面図

符号の説明

１０ＰＤＰ
２１前面基板
２２走査電極
２３維持電極
２４表示電極
２５誘電体層
２６保護層
３１背面基板
３２データ電極
３３誘電体層
３４隔壁
３５蛍光体層
３６放電セル
３７白金族の粉体

Claims

走査電極および維持電極からなる表示電極を複数列配列して形成しかつ前記表示電極を覆うように誘電体層を形成するとともにその誘電体層上に保護層を形成した前面基板と、この前面基板に放電空間を形成するように対向配置されかつ前記表示電極と交差する方向に複数のデータ電極を形成して交差部分に放電セルを形成した背面基板と、この背面基板に前記放電空間を区画するように形成されかつ間に赤色、緑色および青色に発光する蛍光体層が配置された隔壁とを備え、かつ前記蛍光体層に白金族からなる粉体を配置するとともに、その粉体の量を発光色毎に異ならせたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
白金族の粉体を蛍光体層の蛍光体粒子に担持させたことを特徴とする請求項１に記載のプラズマディスプレイパネル。