JP2011165364A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】水、炭化水素などの不純ガスを十分に除去して保護層や蛍光体の劣化を抑制し、高画質で信頼性の高いＰＤＰを提供する。
【解決手段】複数の表示電極対１４と誘電体層１５と保護層１６とが形成された前面基板１１と、複数のデータ電極１８と下地誘電体層１９と隔壁２０と蛍光体層２３とが形成された背面基板１７とを有し、表示電極対１４とデータ電極１８とが交差するように前面基板１１と背面基板１７とを対向配置して周囲を封着したＰＤＰ１０であって、隔壁２０に水素吸蔵材料を担持した酸化チタンを配置している。
【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。背面基板は、ガラス基板上に複数の互いに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。

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成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。

このような封着工程において、フリットなどから、水（Ｈ_２Ｏ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭酸ガス（ＣＯ_２）、炭化水素（Ｃ_ｎＨ_ｍ）などの不純ガスが排出され、これらの不純ガスの一部がＰＤＰの内部に吸着される。また、続く排気工程では、ＰＤＰの内部空間を排気するが、ＰＤＰの内部に吸着された不純ガスを完全に排気することが難しく、ＰＤＰの内部にある程度の不純ガスが残留する。

保護層や蛍光体などはこれらの不純ガスと反応し、その特性が劣化することが知られている。特に、水（Ｈ_２Ｏ）は、保護層に影響を及ぼして放電セルの放電開始電圧を低下させ、表示画面に「にじみ」状の画質劣化を発生させる。また、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。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。

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、経時変化を抑制して信頼性を高めることが重要である。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（ｘＭ_２Ｏ・ｙＭ_２Ｏ・ｙＡｌ_２Ｏ_３・ｚＳｉＯ_２・ｎＨ_２Ｏ）、γ活性アルミナ（γ-Ａｌ_２Ｏ_３）または非晶質活性シリカ（ＳｉＯ_２）などの吸着剤をＰＤＰ内部に配置して水を除去する例が開示されている。また特許文献２には、ＰＤＰ内部の画像表示領域以外に酸化マグネシウム膜を設けて、水を除去する例が開示されている。

さらに特許文献３には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化ランタニウム（Ｌａ_２Ｏ_３）、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（ＣｒＯ_２）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などの酸化物や、これらの酸化物に炭化水素の分解触媒である白金族元素を添加した吸着剤をＰＤＰ内部の画像表示領域以外に配置して炭化水素を除去する例が開示されている。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）などの金属ゲッタをＰＤＰ内部の隔壁上に設けて有機溶媒成分を吸着する例が開示されている。

特開２００３−３０３５５５号公報 特開平５−３４２９９１号公報 国際公開第２００５／０８８６６８号 特開２００２−５３１９１８号公報

しかしながら、近年のＰＤＰの大画面化および高精細化にともない、不純ガスの残留量が増加する。そのため、上記の従来例では、水や炭化水素、有機溶媒などの不純ガスを十分に除去することが難しく、保護層や蛍光体が劣化するといった課題を有していた。

本発明はこれらの課題を解決して、水や炭化水素など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信頼性の高いＰＤＰを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明のＰＤＰは、複数の表示電極対と誘電体層と保護層とが形成された前面基板と、複数のデータ電極と下地誘電体層と隔壁と蛍光体層とが形成された背面基板とを有し、表示電極対とデータ電極とが交差するように前面基板と背面基板とを対向配置して周囲を封着したＰＤＰであって、隔壁に水素吸蔵材料を担持した酸化チタンを配置している。

このような構成によれば、酸化チタンの触媒効果により、水、炭化水素などの不純ガスを水素原子、酸素原子、炭素原子へ効率的に分解し、さらに分解された水素原子を水素吸蔵材料が大量に吸蔵することができる。その結果、水、炭化水素など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信頼性の高いＰＤＰを実現することができる。

さらに、隔壁をデータ電極と平行な主隔壁と主隔壁と直交する補助隔壁とから構成し、酸化チタンを主隔壁の頂部に配置することが望ましい。このような構成によれば、放電領域に近い位置で酸化チタンによる光触媒効果を一層促進し、水、炭化水素などの不純ガスを十分に除去することができる。

さらに、水素吸蔵材料が、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムのいずれか１種類を含むことが望ましい。このような構成によれば、水素吸蔵材料が水素を大量に吸蔵することができるので、水、炭化水素などの不純ガスをより効果的に除去することができる。

本発明のＰＤＰによれば、水や炭化水素など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信頼性の高いＰＤＰを提供することができる。

実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 実施の形態におけるＰＤＰの電極配列を示す図である。 同ＰＤＰの製造工程を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。図１、図２に示すように、ＰＤＰ１０は、前面基板１１と背面基板１７とから構成されている。

図１、図２において、ガラス製の前面基板１１上には、走査電極１２と維持電極１３とで対をなす表示電極対１４が互いに平行に複数対形成されている。この走査電極１２および維持電極１３は、走査電極１２−維持電極１３−維持電極１３−走査電極１２の配列で繰り返すパターンで形成されている。走査電極１２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの導電性金属酸化物からなる幅の広い透明電極１２ａの上に、導電性を高めるために銀（Ａｇ）などの金属を含む幅の狭いバス電極１２ｂを積層して形成されている。維持電極１３も同様に、幅の広い透明電極１３ａの上に幅の狭いバス電極１３ｂを積層して形成されている。さらに、表示電極対１４を覆うように誘電体層１５および酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１６が形成されている。誘電体層１５は、膜厚が約４０μｍの酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）系低融点ガラスまたは酸化亜鉛（ＺｎＯ）系低融点ガラスで形成されている。保護層１６は、膜厚が約０．８μｍの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り、誘電体層１５をイオンスパッタから保護するとともに放電開始電圧などの放電特性を安定させるために設けられている。

ガラス製の背面基板１７上には、互いに平行な複数のデータ電極１８が形成され、データ電極１８を覆うように下地誘電体層１９が形成されている。データ電極１８は、銀（Ａｇ）などの金属を含む導電性の高い材料で形成されている。下地誘電体層１９は、誘電体層１５と同様の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から形成されている。

下地誘電体層１９の上にはデータ電極１８と平行な主隔壁２１と、これと直交する補助隔壁２２とからなる井桁状の隔壁２０が形成されている。これら隔壁２０は低融点ガラスなどで形成されている。図２に示すように主隔壁２１は基部２１ａ上に頂部２１ｂが形成された構成になっており、主隔壁２１の頂部２１ｂは水素吸蔵材料を担持した酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなるフィラー２５を低融点ガラスなどに含有した材料で形成されている。すなわち、主隔壁２１は、頂部２１ｂだけ補助隔壁２２よりもその高さが高くなっているなっている。なお、水素吸蔵材料と酸化チタン（ＴｉＯ_２）の作用については後述する。

下地誘電体層１９の表面と隔壁２０の側面とには、赤、緑、青各色の蛍光体層２３が形成されている。蛍光体層２３は、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕを、緑色蛍光体としてＺｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎを、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕなどをそれぞれ用いて約１５μｍの膜厚に形成されている。

図３は実施の形態におけるＰＤＰの電極配列を示す図である。行方向に長いｎ本の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎ（図１の走査電極１２）およびｎ本の維持電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｎ（図１の維持電極１３）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ａ１・・・Ａｍ（図１のデータ電極１８）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放電セル２４が形成され、放電セル２４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が、前面基板１１、背面基板１７の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子に接続されている。

ＰＤＰ１０を駆動する方法としてはサブフィールド法が用いられる。サブフィールド法は、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２４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２４で選択的に書込み放電を発生させ、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１２および維持電極１３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２４で維持放電を発生させ、対応する放電セル２４の蛍光体層２３を発光させることにより画像表示を行う。

次に、主隔壁２１の頂部２１ｂに含有される水素吸蔵材料と酸化チタン（ＴｉＯ_２）の作用について説明する。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。しかしながら、これらの不純ガスはその分子径が大きいためにゲッタの内部まで十分に浸透せず、不純ガスの吸着性能に限界があった。

本発明者らは、ＰＤＰ１０の放電により、保護層１６、隔壁２０、蛍光体層２３などから不純ガスが放出され、その中の水や炭化水素が水素原子、酸素原子、炭素原子に分解されることに注目した。そして金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などの貴金属元素、およびそれらの貴金属合金が水素を大量に吸蔵する水素吸蔵材料であり、分子径の小さい水素原子をこれらの水素吸蔵材料に吸蔵させることで、水や炭化水素を除去できるのではないかと考えた。さらに酸化チタン（ＴｉＯ_２）が存在する場合には、放電により発生した紫外光により酸化チタン（ＴｉＯ_２）の触媒効果が促進されてより効果的に水や炭化水素が、水素原子、酸素原子、炭素原子に分解され、水素吸蔵材料との相乗効果で水や炭化水素を十分に除去できるのではないかと考えた。

そこで、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などの貴金属元素、またはそれらの貴金属合金の１種類または複数種類を担持した酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなるフィラー２５を主隔壁２１の頂部２１ｂに含有させたＰＤＰ１０を作成した。

以下、本実施の形態におけるＰＤＰ１０の製造方法について説明する。図４は実施の形態におけるＰＤＰ１０の製造工程を示すフローチャートである。ＰＤＰ１０は図４に示すように、前面基板作製ステップ、背面基板作製ステップ、封着・排気ステップ、放電ガス封入ステップ、チップオフステップの各工程を経て製造される。

まず前面基板作成ステップについて説明する。ガラス製の前面基板１１上に薄膜プロセスなどを用いて、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性金属酸化物からなる幅の広い透明電極１２ａ、１３ａを形成し、フォトリソグラフィ法などを用いて互いに平行な複数のライン状にパターニングする。次に、透明電極１２ａ、１３ａ上に銀（Ａｇ）などの導電性の良い材料を含むペーストをスクリーン印刷でライン状に形成し、これを所定の温度で焼成固化して走査電極１２と維持電極１３を形成する。走査電極１２と維持電極１３とは対をなし表示電極対１４を構成している。次に、表示電極対１４を覆うように酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）系低融点ガラスなどを含むペーストをダイコート法などにより塗布し、その後、これを焼成固化して誘電体層１５を形成する。次に誘電体層１５を覆うように酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層１６を真空蒸着法により形成する。以上の工程により次に前面基板１１が完成する。

次に背面基板１７を作成する工程を説明する。まず、ガラス製の背面基板１７上に銀（Ａｇ）などの導電性の良い材料を含むペーストをスクリーン印刷で互いに平行な複数のライン状に形成し、これを所定の温度で焼成固化してデータ電極１８を形成する。次に、データ電極１８を覆うように酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）系低融点ガラスなどを含むペーストをダイコート法などにより塗布し、その後、これを焼成固化して下地誘電体層１９を形成する。

次に、下地誘電体層１９上に、低融点ガラスなどを有機バインダーに分散したペーストを塗布し、これを主隔壁２１の基部２１ａと補助隔壁２２の形状となるように井桁状に露光する。次に、この上に、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などの貴金属元素、またはそれらの貴金属合金の粉体を担持した酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなるフィラー２５と低融点ガラスとを有機バインダーに分散したペーストを塗布し、主隔壁２１の頂部２１ｂの形状に露光する。なおその際、主隔壁２１の基部２１ａおよび頂部２１ｂは、データ電極１８と平行になるようにする。その後、これらを現像し、焼成固化することにより補助隔壁２２と主隔壁２１とが形成される。このような方法によれば、水素吸蔵材料を担持した酸化チタン（ＴｉＯ_２）からなるフィラー２５を含有した頂部２１ｂを有する主隔壁２１を容易に形成することができる。

次に、下地誘電体層１９の表面と隔壁２０の側面に赤、緑、青各色の蛍光体材料を含む蛍光体ペーストを塗布し、乾燥、焼成することによって蛍光体層２３を形成する。以上の工程により背面基板１７が完成する。

次に、前面基板１１と背面基板１７との周囲を封着する封着・排気ステップについて説明する。まず背面基板１７の周囲にガラスフリットを塗布し、表示電極対１４とデータ電極１８とが交差するように前面基板１１と背面基板１７とを対向配置して位置合わせをする。次に、ＰＤＰ１０内部のガスを背面基板１７に設けた吸排気用ガラス管（図示せず）から排気しながら、焼成装置（図示せず）によってガラスフリットの軟化点よりも高温にして溶融させる。その後、冷却することにより前面基板１１と背面基板１７との周囲が封着される。

次に、焼成装置内部の温度が室温まで下がったら排気を停止し、放電ガス封入ステップで放電ガスを所定の圧力になるように供給する。本実施の形態においては、放電ガスは、キセノン（Ｘｅ）１０％、ネオン（Ｎｅ）９０％の混合ガスを用い、６×１０^４Ｐａの圧力とした。最後に、チップオフステップにおいて、吸排気用ガラス管を加熱封止（チップオフ）してＰＤＰ１０が完成する。

このようにして作成したＰＤＰ１０を用いて画像を表示させ、およそ１０００時間の間、表示面での「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」による画質劣化がほとんど発生しないことが確認できた。特に、酸化チタン（ＴｉＯ_２）にパラジウム（Ｐｄ）を含む粉体を担持したフィラー２５を用いた場合、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。

すなわち、ほとんどの水分子や炭化水素分子が、光触媒効果のある酸化チタン（ＴｉＯ_２）によって水素原子、酸素原子、炭素原子に分解される。さらに、表面に担持されている金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などの貴金属元素の粉体（特にパラジウム粉体）は水素を大量に吸蔵する。その結果、酸素、炭素は残留するものの、放電セル２４内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考えられる。

この実験から明らかなように、光触媒効果のある酸化チタン（ＴｉＯ_２）に水素吸蔵材料を担持したフィラー２５を主隔壁２１に含有させると、放電で発生した紫外線により触媒効果が促進され、炭化水素ガスを有効に分解できる。さらに、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）、ルテニウム（Ｒｕ）、オスミウム（Ｏｓ）などの貴金属元素やその合金、特にパラジウム（Ｐｄ）やその合金を水素吸蔵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非常に良く吸蔵する。その結果、水や炭化水素などの不純ガスを十分に除去し、保護層１６や蛍光体層２３の蛍光体の劣化を抑制することができる。

本実施の形態では、酸化チタン（ＴｉＯ_２）に水素吸蔵材料を担持したフィラー２５を、主隔壁２１の頂部２１ｂに含有させた例を示したが、ＰＤＰ１０の放電が前面基板１１に近いところで発生するので、このような構成にすることにより酸化チタン（ＴｉＯ_２）の光触媒効果をより一層促進することができるという効果がある。

なお、酸化チタン（ＴｉＯ_２）に水素吸蔵材料を担持したフィラー２５を主隔壁２１の全体や、補助隔壁２２に含有させてもよい。

以上のように、本発明のＰＤＰによれば、酸化チタンの触媒効果により、水、炭化水素などの不純ガスを水素原子、酸素原子、炭素原子へ効率的に分解することができ、さらに分解された水素原子を水素吸蔵材料が大量に吸蔵する。その結果、水、炭化水素など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信頼性の高いＰＤＰを実現することができる。

本発明のＰＤＰによれば、水や炭化水素など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ので、高画質で信頼性の高いＰＤＰの製造方法として有用である。

１０ ＰＤＰ
１１ 前面基板
１２ 走査電極
１２ａ，１３ａ 透明電極
１２ｂ，１３ｂ バス電極
１３ 維持電極
１４ 表示電極対
１５ 誘電体層
１６ 保護層
１７ 背面基板
１８ データ電極
１９ 下地誘電体層
２０ 隔壁
２１ 主隔壁
２１ａ 基部
２１ｂ 頂部
２２ 補助隔壁
２３ 蛍光体層
２４ 放電セル
２５ フィラー

Claims (3)

1. 複数の表示電極対と誘電体層と保護層とが形成された前面基板と、複数のデータ電極と下地誘電体層と隔壁と蛍光体層とが形成された背面基板とを有し、前記表示電極対と前記データ電極とが交差するように前記前面基板と前記背面基板とを対向配置して周囲を封着したプラズマディスプレイパネルであって、前記隔壁に水素吸蔵材料を担持した酸化チタンを配置したことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 前記隔壁を前記データ電極と平行な主隔壁と前記主隔壁と直交する補助隔壁とから構成し、前記酸化チタンを前記主隔壁に頂部に配置し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。
3. 前記水素吸蔵材料が、金、銀、銅、白金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、オスミウムのいずれか１種類を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。

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