JP2004265656A

JP2004265656A - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2004265656A
Application number: JP2003052848A
Authority: JP
Inventors: Kanako Miyashita; 加奈子宮下; Koji Akiyama; 浩二秋山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-09-24

Abstract

【課題】パネル輝度を確保しつつ、蛍光体層からの不純ガスの放出を抑制することで、高輝度で放電特性が安定なＰＤＰ、およびその製造方法を実現することを目的とする。
【解決手段】蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの放電空間１５に面する表層に、酸化物あるいは弗化物からなる無機材料のオーバーコート層１７を形成する。
これにより、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ中に吸蔵されている不純ガスが、放電によって生じる荷電粒子が蛍光体層に衝突することで脱離するのを抑制することができ、且つ、オーバーコート層１７の透過率は高いので、パネル輝度も確保できる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、文字あるいは画像表示用のカラーテレビジョン受像機やディスプレイ等に使用するプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと記載する）、およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンピュータやテレビなどの画像表示に用いられているカラー表示デバイスにおいて、ＰＤＰを用いたプラズマディスプレイ装置は、大型で薄型軽量を実現することのできるカラー表示デバイスとして注目されている。
【０００３】
プラズマディスプレイ装置は、いわゆる３原色（赤、緑、青）を加法混色することにより、フルカラー表示を行っている。このフルカラー表示を行うために、ＰＤＰには３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色を発光する蛍光体層が備えられ、この蛍光体層を構成する蛍光体材料は、ＰＤＰの放電セル内で発生する紫外線により励起され、各色の可視光を生成している。
【０００４】
図３は従来の、交流型（ＡＣ型）のＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図である。
【０００５】
ＰＤＰ１の前面板２は、表示面側の、例えばガラスのような、透明、且つ絶縁性の基板３上に走査電極４と維持電極５とからなる表示電極６と、低融点ガラスからなる誘電体層７と、ＭｇＯからなる保護層８とを備える。ここで、走査電極４および維持電極５は、電気抵抗の低減と透光性確保のために、ＩＴＯまたは酸化スズ（ＳｎＯ_２）などの透明導電性材料からなる透明電極４ａ、５ａに、金属材料からなるバス電極４ｂ、５ｂを順次積層した構成としている。
【０００６】
一方、背面板９は、背面側の、例えばガラスのような、透明、且つ絶縁性の基板１０上に、アドレス電極１１と、低融点ガラスからなる誘電体層１２と、隣接するアドレス電極１１間の誘電体層１２上に相当する位置に、ガラスを主成分とする隔壁１３と、隔壁１３間に、カラー表示のための３色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青：Ｂ）の蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂとを備える。
【０００７】
そして、前面板２と背面板９とは、表示電極６およびアドレス電極１１とが直交するように放電空間１５を挟んで対向配置して貼り合わされている。すなわち、前面板２と背面板９とは、画像表示領域の外側に低融点ガラス材料からなるシール材を形成し、４５０℃〜５００℃に加熱してシール材としての低融点ガラス材料を溶かすことで接着し気密封止している。
【０００８】
その後、ＰＤＰ１内部を３００℃〜４００℃に加熱しながら真空排気する、いわゆる排気ベーキングを行い、その後、放電空間１５に、放電ガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンのうち、少なくとも１種類の希ガスを所定の圧力で封入する。
【０００９】
以上により、隔壁１３によって仕切られ、表示電極６とアドレス電極１１との交差部の放電空間１５が放電セル１６として動作する（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
【非特許文献１】
内池平樹、御子柴茂生共著、「プラズマディスプレイのすべて」、（株）工業調査会、１９９７年５月１日、ｐ７９−ｐ８０
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ＰＤＰ駆動時には、放電によって発生した荷電粒子は放電セル１６内のあらゆる部位に衝突する。図３に示すように、放電セル１６内の放電空間１５に面しているのは保護層８と蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂであり、その表面積は、放電セル１６のサイズ、形状によっても異なるが、保護層８に対し蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表面積は概ね１．５〜４倍になる。すなわち、放電により発生する荷電粒子の６０〜８０％は、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに衝突することになる。
【００１２】
ここで、ＰＤＰ１では、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、蛍光体材料を含有した蛍光体インクを用いて、スクリーン印刷法あるいはインクジェット法などにより塗布した後、蛍光体インクの分散剤として用いられている樹脂成分を除去するための焼成を行うことで形成される。しかしながら、現状使用されている蛍光体材料の粒径は、概ね１〜３μｍで比表面積が大きく、したがって、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ中には、水や炭化水素系物質などが除去できずに残った状態となる場合がある。
【００１３】
そのような状態で、放電により発生した荷電粒子が、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに衝突すると、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ中に残っている水や炭化水素系物質などが叩き出されることとなり、その結果、不純ガスとして脱離することとなる。そして、脱離した不純ガスは、一旦、放電空間１５中に浮遊し、その後、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ表面に再付着したり、前面板２の保護層８に吸着されたりする。
【００１４】
ここで、保護層８に水や炭化水素系の不純ガスが吸着すると、放電特性が変化する。具体的には、放電遅れ時間が変化し、点灯させるセルを選択するアドレス放電で所定の時間内に放電できなくなるといった不具合が生じる。
【００１５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、パネル輝度を確保しつつ、蛍光体層からの不純ガスの放出を抑制することで、高輝度で放電特性が安定なＰＤＰ、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のプラズマディスプレイパネルは、紫外線により励起して発光する蛍光体層を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、蛍光体層の表層を無機材料からなるオーバーコート層で覆ったことを特徴とするものである。
【００１７】
また、上記目的を達成するために、本発明のプラズマディスプレイパネルの製造方法は、紫外線により励起して発光する蛍光体層により蛍光体層を形成した後、蛍光体層の表層を覆う無機材料からなるオーバーコート層を、真空成膜法により形成することを特徴とするものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の請求項１に記載の発明は、紫外線により励起して発光する蛍光体層を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、蛍光体層の表層を無機材料からなるオーバーコート層で覆ったことを特徴とするプラズマディスプレイパネルである。
【００１９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、オーバーコート層は、紫外線透過率が９０％以上であることを特徴とするものである。
【００２０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、オーバーコート層は、可視光透過率が９５％以上であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、オーバーコート層は、膜厚が２μｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２２】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、オーバーコート層は、酸化物あるいは弗化物からなることを特徴とするものである。
【００２３】
また、請求項６に記載の発明は、紫外線により励起して発光する蛍光体層により蛍光体層を形成した後、蛍光体層の表層を覆う無機材料からなるオーバーコート層を、真空成膜法により形成することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法である。
【００２４】
以下、本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルについて、図１〜図２を参照して説明する。なお、図１、図２においては、図３に示したものと同じ構成部品には同じ番号を付している。
【００２５】
図１は、本発明の一実施の形態によるＰＤＰの概略構成を示す断面斜視図である。ＰＤＰ１の前面板２は、表示面側の、例えばガラスのような、透明、且つ絶縁性の基板３上に走査電極４と維持電極５とからなる表示電極６と、酸化鉛（ＰｂＯ）または酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）または酸化燐（ＰＯ_４）を主成分とする低融点ガラス（厚み４０μｍ）からなる誘電体層７と、プラズマによる損傷から誘電体層７を保護する、ＭｇＯからなる保護層８（厚み：５００ｎｍ）とを備える。ここで、走査電極４および維持電極５は、電気抵抗の低減と透光性確保のために、ＩＴＯまたは酸化スズ（ＳｎＯ_２）などの透明導電性材料からなる透明電極４ａ、５ａに、バス電極４ｂ、５ｂとして、銀（Ａｇ）厚膜（厚み：２μｍ〜１０μｍ）、アルミニウム（Ａｌ）薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）、またはＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）を順次積層した構成となっている。また、誘電体層７は、スクリーン印刷、またはダイコート印刷、またはフィルムラミネート法により形成される。また、保護層８は、電子ビーム蒸着法、またはイオンプレーティング法、またはスパッタ法により形成される。
【００２６】
一方、背面板９は、背面側の、例えばガラスのような、透明、且つ絶縁性の基板１０上に、銀（Ａｇ）厚膜（厚み：２μｍ〜１０μｍ）、アルミニウム（Ａｌ）薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）またはＣｒ／Ｃｕ／Ｃｒ積層薄膜（厚み：０．１μｍ〜１μｍ）からなるアドレス電極１１と、酸化鉛（ＰｂＯ）、または酸化ビスマス（Ｂｉ_２Ｏ_３）、または酸化燐（ＰＯ_４）を主成分とする低融点ガラス（厚み：５μｍ〜２０μｍ）からなる誘電体層１２と、隣接するアドレス電極１１間の誘電体層１２上に相当する位置に、ガラスを主成分とする隔壁１３と、隔壁１３間の、誘電体層１２の表面上と隔壁１３の側面上に、カラー表示のための３色（赤：Ｒ、緑：Ｇ、青：Ｂ）の蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂと、そして蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表層を覆う無機材料からなるオーバーコート層１７とを備えている。ここで、誘電体層１２は、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの背面板９での密着性を向上させるためのものであり、ＰＤＰ１の動作に不可欠というものではない。
【００２７】
蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを構成する蛍光体材料は、例えば、赤色蛍光体材料として、（Ｙ_ｘＧｄ_１−ｘ）ＢＯ_３：Ｅｕ^３＋、また、緑色蛍光体材料として、Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ、そして青色蛍光体材料として、ＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕ^２＋である。これらの蛍光体材料は、５％〜１０％のエチルセルロース、あるいはニトロセルロースを含んだα−ターピネオールなどの有機溶媒中に混合分散して得られたペーストをスクリーン印刷またはラインジェットによって隔壁１３間に塗布し、５００℃〜５５０℃で焼成することで形成する。
【００２８】
そして、前面板２と背面板９とは、表示電極６およびアドレス電極１１とが直交するように放電空間１５を挟んで対向配置して貼り合わされている。すなわち、前面板２と背面板９とは、画像表示領域の外側に低融点ガラス材料からなるシール材を形成し、４５０℃〜５００℃に加熱してシール材としての低融点ガラス材料を溶かすことで接着し気密封止している。
【００２９】
その後、ＰＤＰ１内部を３００℃〜４００℃に加熱しながら真空排気する、いわゆる排気ベーキングを行い、その後、放電空間１５に、放電ガスとして、ヘリウム、ネオン、アルゴン、キセノンのうち、少なくとも１種類の希ガスを所定の圧力で封入する。
【００３０】
以上により、隔壁１３によって仕切られ、表示電極６とアドレス電極１１との交差部の放電空間１５が放電セル１６として動作する。
【００３１】
そしてＰＤＰ１の駆動時には、図２の駆動装置のブロック図に示すように、パネル駆動回路を、ＰＤＰ１の走査電極４、維持電極５、およびアドレス電極１１に対して、それぞれ、スキャンドライバ、サステインドライバ、データドライバを介して接続し、点灯させようとする放電セル１６の走査電極４とアドレス電極１１間に電圧を印加してアドレス放電を行った後に、走査電極４と維持電極５間にパルス電圧を印加して維持放電を行う。そして、当該放電セル１６での放電に伴って紫外線を発生させ、これを蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂにより可視光に変換する。このようにして放電セル１６を点灯させることによって、画像を表示する。
【００３２】
ここで、上述した本実施の形態によるＰＤＰ１での特徴的な点は、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表層を覆う無機材料からなるオーバーコート層１７とを備えていることであり、オーバーコート層１７は、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂが放電空間１５に面する表層に均一に形成されている。
【００３３】
オーバーコート層１７は、放電によって発生する荷電粒子の衝突を受けた時、荷電粒子が直接蛍光体に衝突しないようにバリアすることで、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ中に吸蔵している不純ガスの脱離を防ぐためのものである。したがって、オーバーコート層１７は、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表層に均一な膜厚で形成し、隙間ができないようにすることが望ましいが、厚すぎるとオーバーコート層１７自体の紫外線透過率、および可視光透過率が低下してしまい、放電によって発生する紫外線の一部がオーバーコート層１７で吸収され、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂに到達する紫外線量が減少してしまうとともに、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの発光自体も、オーバーコート層１７に一部吸収されてしまい、トータルとして、取り出すことのできる光量が大きく減少してしまうことになる。すなわち、オーバーコート層１７は、薄すぎて島状にならないような、且つ、紫外線透過率、可視光透過率が劣化しないような、適当な膜厚とすることが必要である。
【００３４】
また、ＰＤＰでは、１４７ｎｍという、非常に短い波長の紫外線が発生しており、この波長における紫外線透過率を高めるためには、オーバーコート層１７の材料としては、酸化物あるいは弗化物であることが望ましい。
【００３５】
また、オーバーコート層１７を形成する際の下地となる蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、基板１０の面からの高低差として、１００μｍ程度あり、このような平坦性に欠ける下地面に、均一に成膜するためには、印刷法やインクジェット法などのような、インクを用いて形成する方法だと、重力の影響で放電セル１６の側面と底部とに対して均一に形成することは難しい。これを均一に形成するには、重力の影響を受けない真空成膜方法が適している。本発明者らが行った検討により、真空成膜方法によれば、放電セル１６がいかなる形状であっても、オーバーコート層１７は、放電セル１６の側面と底部とに対して、均一に形成することができることを確認した。
【００３６】
なお、以上説明した本発明の実施の形態はあくまでも一例であり、本発明の実施の形態は上述の構成に限定されるものではない。
【００３７】
以下に、本発明の効果を確認するために、実際にＰＤＰを作製して評価した結果を示す。
【００３８】
（実施例）
画面サイズ４２インチのテレビ用のＰＤＰとして、隔壁１３の高さを０．１ｍｍ、隔壁１３の間隔を０．３６ｍｍに設定し、上述した実施の形態に基づいて、いくつかの構成のオーバーコート層１７を形成したＰＤＰ１を作製し、その効果について検証した。作製したパネルの一覧を表１に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
パネル番号１から８のＰＤＰは、本発明によるＰＤＰであり、パネル番号９のＰＤＰは、比較のための、従来のＰＤＰである。
【００４１】
パネル番号１から４のＰＤＰは、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ上のオーバーコート層１７として、ＳｉＯ_２を用い、その膜厚を変化させたものである。また、パネル番号５から８のＰＤＰは、オーバーコート層１７の膜厚は１μｍで一定とし、材料を変えたものである。また、パネル番号９のＰＤＰは、オーバーコート層１７を有しない従来の構成のものである。
【００４２】
以上のパネル番号１〜９のＰＤＰに対する評価項目としては、オーバーコート層１７の紫外線透過率と可視光透過率、各色のパネル輝度、およびガスレベルの４項目である。
【００４３】
透過率の測定は、背面板９にオーバーコート層１７を形成する際に、表面が平坦な石英基板にも同時に成膜し、それに対して実施した。
【００４４】
また、ガスレベルの評価は、ＰＤＰ完成直後の、初期状態における放電遅れ時間（Ｔｓ１）と、連続駆動を所定時間行った後の、放電遅れ時間（Ｔｓ２）とをそれぞれ測定し、放電遅れ時間の変化率（Ｔｓ２−Ｔｓ１）／Ｔｓ１により評価した。これは、放電遅れ時間の変化は、保護層８に対する不純ガスの吸着量に関係し、これは、放電による不純ガスの脱離の量、すなわち、ガスレベルと関係していると考えられるからである。
【００４５】
パネル番号１〜４の結果より、オーバーコート層１７が同じＳｉＯ_２である場合、膜厚により紫外線透過率が変化し、パネル輝度に影響していることが判る。すなわち、高輝度を得るためには、オーバーコート層１７はできるだけ薄くすることが望ましい。一方、ガスレベルの観点から見れば、オーバーコート層１７は厚い方が良いことが判る。すなわち、オーバーコート層１７が１００ｎｍ程度に薄いと、ガスレベルは非常に悪く、オーバーコート層１７の効果はほとんど得られていないと考えられるからである。
【００４６】
パネル番号１〜４のＰＤＰにおけるオーバーコート層１７の状態を調べるために、ＰＤＰを割断し、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの観察を行った。蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを断面から観察すると、いずれの場合も蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂの表面の粒子にはオーバーコート層１７が比較的均一に形成されていた。しかしながら、オーバーコート層１７表面から観察すると、オーバーコート層１７の膜厚が厚い場合には、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂを覆うようにオーバーコート層１７が形成されているが、膜厚が薄い場合には、ところどころに穴が存在した状態となっているように見えた。蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂは、多数の蛍光体材料の粒子が充填されているため、その最表面の表面粗さは、比較的粗くなっている。したがって、真空成膜法で形成した場合、その形成膜厚が薄い場合には、蛍光体材料の粒子表面にはオーバーコート層１７を形成できても、粒子間の隙間を埋めることはできず、その結果、放電に曝された時には、蛍光体層１４Ｒ、１４Ｇ、１４Ｂ内部に含まれていた不純ガスが脱離して放電空間１５に放出されるものと考えられる。
【００４７】
次に、パネル番号５〜８の結果より、オーバーコート層１７の膜厚はすべて１０００ｎｍの場合、いずれの材料の場合も、紫外線透過率は高く、オーバーコート層１７として適していることが判る。中でも、パネル番号７および８で示すように、オーバーコート層１７の材料として弗化物を用いると、透過率が非常に高くなり、パネル輝度が高くなり好ましいことが判る。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、蛍光体層の表層に無機材料からなるオーバーコート層を形成することで、パネル輝度を確保しつつ、蛍光体層からの不純ガスの放出を抑制することができ、高輝度で放電特性が安定なＰＤＰ、およびその製造方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図
【図２】本発明のプラズマディスプレイパネルの駆動装置を示すブロック図
【図３】従来のプラズマディスプレイパネルの概略構成を示す断面斜視図
【符号の説明】
１プラズマディスプレイパネル
２前面板
３基板
４走査電極
５維持電極
６表示電極
７誘電体層
８保護層
９背面板
１０基板
１１アドレス電極
１２誘電体層
１３隔壁
１４Ｒ蛍光体層（赤）
１４Ｇ蛍光体層（緑）
１４Ｂ蛍光体層（青）
１５放電空間
１６放電セル
１７オーバーコート層

Claims

紫外線により励起して発光する蛍光体層を有するプラズマディスプレイパネルにおいて、蛍光体層の表層を無機材料からなるオーバーコート層で覆ったことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
オーバーコート層は、紫外線透過率が９０％以上である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。
オーバーコート層は、可視光透過率が９５％以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。
オーバーコート層は、膜厚が２μｍ以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
オーバーコート層は、酸化物あるいは弗化物からなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
紫外線により励起して発光する蛍光体層により蛍光体層を形成した後、蛍光体層の表層を覆う無機材料からなるオーバーコート層を、真空成膜法により形成することを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。