JP2005302548A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマディスプレイパネル内の不純物ガスを除去して蛍光体の特性劣化を防ぎ、信頼性の高いプラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層３５ａ、緑色蛍光体層３５ｂ、青色蛍光体層３５ｃを有する放電空間を備えたプラズマディスプレイパネルであり、赤色蛍光体層３５ａは、ゲッタ作用を有する酸化物３６の皮膜を形成した赤色蛍光体、またはゲッタ作用を有する酸化物３６を混合した赤色蛍光体により形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）に関し、特にその放電特性と蛍光体特性を安定させたＰＤＰに関する。

近年、コンピュータやテレビなどの画像表示装置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表示装置が、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。

ＰＤＰは前面パネル基板と背面パネル基板とを所定の放電空間を設けて封着して構成している。前面パネル基板と背面パネル基板とには、それぞれ電極や誘電体層、あるいは隔壁や蛍光体層などが有機バインダーを含む構造物を焼成して形成されている。ＰＤＰの製造工程のうち、特に前面パネル基板と背面パネル基板とを封着する封着工程において、封着材に用いるフリットガラス中に含まれる有機バインダーなどが熱分解した不純物ガスがＰＤＰ内に拡散する。不純物ガス成分としては主に水蒸気、炭酸ガス、炭化水素ガスであるが、これらの不純物ガスがＰＤＰ内の蛍光体などに吸着し、放電特性の悪化や輝度の低下などの問題を引き起こすことが知られている（例えば特許文献１、非特許文献１など）。そのため、ＰＤＰ内部の不純物ガスを低減し、放電特性の安定化、経時変化の抑制などの信頼性を向上させることが重要な課題の一つとなっている。

これら不純物ガスを除去するために、ＰＤＰ内や排気管などにゲッタや吸着剤を設置し、これに不純物ガスを吸着除去させる試みがなされている（例えば特許文献２、特許文献３など）。
特開２０００−３１１５８８号公報 特開２００３−２８１９９４号公報 特開平１１−３２９２４６号公報 ＦＰＤテクノロジー大全 （株）電子ジャーナル ２０００年１０月２５日 ＰＰ６１５−６１８

しかしながら、ＰＤＰ内部の特定領域にゲッタを設けて不純物ガスを吸着する方法では、放電空間が隔壁によって仕切られているためＰＤＰの全領域にゲッタ効果を作用させることができず、不純物ガスの残存する領域が発生し表示むらの原因になる。さらに、放電中にゲッタが加熱されて不純物ガスが再びＰＤＰ内に放出されるなどの課題がある。また排気管内部にゲッタを設けて不純物ガスを除去する方法では、ゲッタに不純物ガス成分が次第に蓄積され、不純物ガスを除去する能力が徐々に低下するという課題がある。

本発明は上記の課題を解決して、簡単な工程で安定してＰＤＰ内部の清浄化を実現し、さらに炭化水素ガスを水と炭酸ガスに分解して蛍光体劣化の少ない信頼性の高いＰＤＰを実現するものである。

上述したような課題を解決するために、本発明のＰＤＰは、内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を有する放電空間を備えたＰＤＰであって、赤色蛍光体層は、ゲッタ作用を有する酸化物の皮膜を形成した赤色蛍光体、またはゲッタ作用を有する酸化物を混合した赤色蛍光体により形成されている。

このような構成によれば、不純物ガスの影響を受けにくい赤色蛍光体層中のゲッタ作用を有する酸化物によって、ＰＤＰ内の有害な不純物ガスを吸着し、ＰＤＰ全面にわたって均一に不純物ガスを低減して高画質、高信頼性のＰＤＰを実現できる。

さらに、赤色蛍光体が（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕよりなる赤色蛍光体であることが望ましく、不純物ガスが吸着してもその影響を受けることがない。

さらに、ゲッタ作用を有する酸化物がＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２のうちの一種または二種以上であることが望ましく、より効果的に不純物ガスを吸収することができる。

さらに、ゲッタ作用を有する酸化物が白金族元素を添加した酸化物であることが望ましく、吸着した不純物ガスのうちの炭化水素ガスを、さらに蛍光体特性に影響を与えにくい水と炭酸ガスに分解し、不純物ガスによる影響をより低減することが可能となる。

さらに、白金族元素がＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種または二種以上であることが望ましく、炭化水素ガスをより効果的に水と炭酸ガスに分解することができる。

以上のように、本発明によれば、ＰＤＰ内に混入する不純物ガスの量を大幅に低減することができるため、蛍光体の輝度劣化のない信頼性の高いＰＤＰを実現することができる。

以下、本発明の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は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す断面図である。ＰＤＰ本体１０は前面パネル基板２０と背面パネル基板３０とで構成される。前面パネル基板２０は、前面ガラス基板２１と、その内表面に形成された互いに平行な複数の表示電極２２やそれを覆う誘電体層２３などで構成されている。背面パネル基板３０は、背面ガラス基板３１と、その内表面に形成された互いに平行で表示電極２２と直交する複数のアドレス電極３２と、それを覆う誘電体層３３と、その上に形成された隔壁３４と、隔壁３４の間に形成された赤色、緑色、青色でそれぞれ発光する蛍光体層３５などで構成されている。前面パネル基板２０と背面パネル基板３０とは、放電空間４０を有する状態に対向配置され、フリットガラスなどからなる封着材４１によって周囲が封着される。また、背面ガラス基板３１には、放電空間４０内の気体を排気し、放電ガスとなるネオンやキセノンなどが５３ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入されて封止されている。さらに、蛍光体層３５は赤色蛍光体層３５ａ、緑色蛍光体層３５ｂ、青色蛍光体層３５ｃがそれぞれの隔壁３４間に形成されている。また、本実施の形態では、赤色蛍光体として（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕを、緑色蛍光体としてＺｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎを、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ_１０Ｏ_１７：Ｅｕを用いている。

このような構成のＰＤＰにおいて、各電極に電圧を印加することによりガス放電を発生させ、この放電により発生した紫外線で赤色蛍光体層３５ａ、緑色蛍光体層３５ｂ、青色蛍光体層３５ｃ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。

図２は蛍光体層３５の構造を模式的に示した詳細断面図である。図２に示すように赤色蛍光体層３５ａ、緑色蛍光体層３５ｂ、青色蛍光体層３５ｃは、それぞれ粒子状の蛍光体が数層から数十層積層した構成の皮膜である。

図３は赤色蛍光体層３５ａの蛍光体粒子を拡大表示した断面図である。図３に示すように赤色蛍光体層３５ａにはＡｌ_２Ｏ_３などからなる酸化物皮膜３６が形成されている。酸化物皮膜としては、この他にもＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２などが用いられる。これらの酸化物は水や炭化水素ガスなど、ＰＤＰにとって不純物ガスとなるガスを吸着捕集するゲッタ作用を有する。また、酸化物３６にはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕなどの白金族元素３７を分散添加するとよい。

また、図４は赤色蛍光体層３５ａの他の実施例の構造を模式的に示した詳細断面図である。図４に示すように赤色蛍光体層３５ａにはＡｌ_２Ｏ_３からなる酸化物３６が分散して混合されている。酸化物３６としてはＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２などが用いられる。また、酸化物３６にはＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｕなどの白金族元素３７を分散添加するとよい。

図１に示すＰＤＰ本体１０の、走査電極２２や誘電体層２３、３３、隔壁３４、蛍光体層３５などを形成する際には、通常それぞれの基材と有機バインダーとを混練したものを所定形状に塗布した後に焼成して形成するという工程が行われる。また、前面パネル基板２０と背面パネル基板３０とを封着する封着工程が行われる。特に、封着工程においては、封着材４１に用いるフリットガラス中に含まれる有機バインダーなどが熱分解した不純物ガスや、前述の各構成要素の未焼成有機バインダーが熱分解して発生した不純物ガスがＰＤＰ内に拡散する。不純物ガス成分としては、主に水蒸気、炭酸ガス、炭化水素ガスなどであるが、これらの不純物ガスがＰＤＰ内の蛍光体層３５中の蛍光体などに吸着して、放電特性の悪化や輝度の低下などの問題を引き起こすことが知られている。

これらの不純物ガスの影響を除去するため、一旦ＰＤＰ内のガスを排気した後、放電ガスを封入するという工程を行うのが一般的である。しかしこの工程を行ってもＰＤＰ内にはわずかながら不純物ガスが残ってしまう。不純物ガスのうち、炭化水素ガスについては、水の１／１００〜１／１０００程度、炭酸ガスの１／１０〜１／１００程度という低濃度であっても、緑色蛍光体層３５ｂや青色蛍光体層３５ｃの特性劣化を引き起こすことがわかってきた。そのメカニズムは、炭化水素ガスが放電のエネルギーで水素と炭素に分解され、これら水素によって蛍光体層３５が還元されて酸素欠陥を生じたり、炭素が蛍光体層３５に付着して着色したりすることにより輝度が低下すると考えられる。しかしながら赤色蛍光体層３５ａについて、特に、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの蛍光体を使った場合には、上記濃度の炭化水素ガスで赤色蛍光体の特性にはほとんど影響を与えないことがわかった。

本発明ではこの点に着目し、図３に示すように赤色蛍光体層３５ａの蛍光体のみにゲッタ作用を有する酸化物３６を皮覆したもの、または図４に示すように赤色蛍光体層３５ａの蛍光体のみにゲッタ作用を有する酸化物３６を混合したものである。赤色蛍光体層３５ａは画像表示領域の全領域にわたって形成されているため、赤色蛍光体層３５ａに形成されたゲッタ作用を有する酸化物３６により全領域にわたって炭化水素ガスなどの不純物ガスを吸着除去する効果がある。このため従来のように画像表示領域内の一部あるいは外にゲッタ材料を設置した場合に比べて、より均一にゲッタ作用効果を発揮させることができ、不均一な放電特性の悪化や輝度の低下などを低減することができる。また、前述のように赤色蛍光体は、不純物ガスによる影響が小さいため、赤色蛍光体層３５ａに不純物ガスが吸着したとしてもその特性を劣化させることがなく、緑色蛍光体や青色蛍光体に影響を与える不純物ガスを赤色蛍光体層３５ａで吸着しているものである。

また、ゲッタ作用を有する酸化物３６には図３に示すように白金族元素３７を添加してもよい。白金族元素３７が添加された酸化物３６は、白金族元素３７の触媒作用によって不純物ガスを吸収し、吸収した不純物ガス中の炭化水素ガスであるＣ_ｘＨ_ｙ系ガス、あるいは、炭化水素が一部酸化したＣ_ｘＨ_ｙＯ系ガスなどを水と炭酸ガスに酸化分解させる触媒効果を有する。ここで、炭化水素ガスが酸化分解されると水と炭酸ガスを発生するが、もともと封着後のＰＤＰ内に残存する水や炭酸ガスに較べてわずかであり、分解によってそれらが増加したとしても蛍光体の劣化に与える影響は小さいことがわかっている。

したがって、本発明の実施の形態は不純物ガスに対する影響の少ない赤色蛍光体層３５ａ中の酸化物３６に不純物ガスを積極的に吸着させるとともに、不純物ガスの炭化水素ガスを水や炭酸ガスに分解して、緑色蛍光体層３５ｂや青色蛍光体層３５ｃが不純物ガスによって特性劣化するのを抑制することができる。

また、酸化物３６は放電中に加熱されて再び不純物ガスを放出することがあるが、その放出量は不純物ガスの吸着量に比較すると相対的に少ない。そのため放電中に酸化物３６が加熱されて不純物ガスが再びＰＤＰ内に放出されても、大半が赤色蛍光体層３５ａのセル内に限定され、緑色蛍光体層３５ｂや青色蛍光体層３５ｃのセルには到達しない。また、赤色蛍光体層３５ａは緑色蛍光体層３５ｂや青色蛍光体層３５ｃと異なり、この程度の濃度の不純物ガスの影響を受けることがほとんどないので赤色蛍光体層３５ａの特性が低下することはない。したがって、ＰＤＰ全体の輝度や放電特性などの劣化を防止することができ、信頼性の高いＰＤＰを実現することができる。

赤色蛍光体にゲッタ作用を有する酸化物を皮膜する実施例について述べる。Ａｌ_２Ｏ_３の酸化物を赤色蛍光体に皮膜するには下記の方法を用いた。まず（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの粉末を硝酸アルミの水溶液に投入してよく攪拌し、ろ過後、５００℃〜８００℃で焼成して、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの表面に酸化物であるＡｌ_２Ｏ_３を皮膜する。また、この粉体に白金族元素を添加するには、この粉体を塩化白金酸の水溶液に投入してよく攪拌して乾燥した後、５００℃〜８００℃で焼成することで、白金族元素である白金が添加されたＡｌ_２Ｏ_３を蛍光体の表面に皮膜することができる。

また、酸化物としてＳｉＯ_２を皮膜するには下記の方法を用いた。まず（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの粉末をテトラエトキシラン（Ｓｉ（ＯＣ_２Ｈ_５）_４）のアルコール水溶液に投入してよく攪拌し、ろ過後、５００℃〜８００℃で焼成して、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの表面に酸化物であるＳｉＯ_２を皮膜した。

また、酸化物としてＴｉＯ_２を皮膜するには下記の方法を用いた。まず（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの粉末をテトラエトキチタン（Ｔｉ（ＯＣ_２Ｈ_６）_４）のアルコール水溶液に投入してよく攪拌し、ろ過後、５００℃〜８００℃で焼成して、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの表面に酸化物であるＴｉＯ_２を皮膜した。

また、酸化物としてＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２を皮膜するには下記の方法を用いた。まず（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの粉末をそれぞれ硝酸マグネシウム（Ｍｇ（ＮＯ_３）_２）、硝酸亜鉛（Ｚｎ（ＮＯ_３）_２）、硝酸ジルコニウム（Ｚｒ（ＮＯ_３）_３の溶液に投入してよく攪拌してろ過した後、５００℃〜８００℃で焼成して、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕの表面に酸化物であるＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２を皮膜した。

赤色蛍光体層３５ａ中にゲッタ作用を有する酸化物を混合するには、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕからなる蛍光体ペーストを塗布する前に、蛍光体ペーストにＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２の酸化物の粉体を直接混合し、その混合されたペーストを塗布した。

酸化物としては、水や炭化水素を多く吸着するには比表面積（ＢＥＴ値）が大きい方が望ましいが、あまり大きすぎると水などの不純物ガスを大量にＰＤＰ内に持込むため、ＢＥＴ値としては２（ｍ^２／ｇ）〜１００（ｍ^２／ｇ）程度のものを選択するのが望ましい。

このように（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕからなる赤色蛍光体層３５ａのみにＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＴｉＯ_２、ＭｇＯ、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２の酸化物を皮膜または混合したＰＤＰについて、５０００時間点灯後の輝度変化を調べた結果を表１に示す。比較例として、蛍光体層にコートをしないもの、排気管内のみにＺｒ金属ゲッタを設置したものを用いた。また、酸化物としてＡｌ_２Ｏ_３を用い、Ａｌ_２Ｏ_３に白金族元素を添加した場合５０００時間点灯後の輝度変化を調べた結果を表２に示す。

表１に示すように、蛍光体層にコートをしない比較例、あるいは排気管内のみにＺｒ金属ゲッタを設置した比較例に比べて、本発明の赤色蛍光体層のみにゲッタ作用を有する酸化物を皮膜または混合したＰＤＰでは、５０００時間後の緑色蛍光体の輝度変化率は１％程度と小さくなることがわかる。また、青色蛍光体の輝度変化も比較例に比べて１／１０程度と小さくなっている。同一酸化物、同一赤色蛍光体材料で比較すると、赤色蛍光体に酸化物を皮膜コートをする方が、赤色蛍光体に酸化物を混合する場合に比べて輝度変化率を小さくすることができる。一方、赤色蛍光体の輝度変化率は小さく、酸化物による輝度変化への影響は小さいことがわかる。

さらに、表２は表１の試料１において、Ａｌ_２Ｏ_３に白金族元素を添加した場合の結果である。表２に示すように、白金族元素を添加した酸化物を赤色蛍光体に皮膜コートした場合には、表１の試料１に比較してさらに輝度変化率を小さくすることができ、特に青色蛍光体の輝度変化率を小さくすることに効果のあることがわかる。

本発明のＰＤＰによれば、蛍光体の輝度特性や放電特性を安定させて、信頼性の高いＰＤＰを実現することができるので、大画面表示装置などに有用である。

本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す断面図 同ＰＤＰの蛍光体層の構造を模式的に示した詳細断面図 同ＰＤＰの赤色蛍光体層の蛍光体粒子を拡大表示した断面図 同ＰＤＰの赤色蛍光体層の他の実施例の構造を模式的に示した詳細断面図

符号の説明

１０ ＰＤＰ本体
２０ 前面パネル基板
２１ 前面ガラス基板
２２ 表示電極
２３，３３ 誘電体層
３０ 背面パネル基板
３１ 背面ガラス基板
３２ アドレス電極
３４ 隔壁
３５ 蛍光体層
３５ａ 赤色蛍光体層
３５ｂ 緑色蛍光体層
３５ｃ 青色蛍光体層
３６ 酸化物
３７ 白金族元素
４０ 放電空間
４１ 封着材

Claims (5)

1. 内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を有する放電空間を備えたプラズマディスプレイパネルであって、前記赤色蛍光体層は、ゲッタ作用を有する酸化物の皮膜を形成した赤色蛍光体、またはゲッタ作用を有する酸化物を混合した赤色蛍光体により形成されていることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 赤色蛍光体が（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：ＥｕまたはＹ_２Ｏ_３：Ｅｕよりなる赤色蛍光体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。
3. ゲッタ作用を有する酸化物がＡｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＳｉＯ_２、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２のうちの一種または二種以上である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。
4. ゲッタ作用を有する酸化物が白金族元素を添加した酸化物であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマディスプレイパネル。
5. 白金族元素がＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒのうちの一種または二種以上であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネル。

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