JP2005302586A - 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蛍光体の特性劣化を抑制して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】互いに平行に配置された複数の走査電極および複数の維持電極を有する前面基板２０と、平行に配置された複数のデータ電極３２および隔壁３４を有する背面基板３０とを、前面基板２０の走査電極および維持電極と背面基板３０のデータ電極３２とが交差する方向に対向配置して、内部に表示領域放電空間４４と非表示領域空間４５とを形成し、非表示領域空間４５にＺｎ₂ＳｉＯ₄を含むガス吸着層４６を設けている。
【選択図】図１

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ＰＤＰ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は前面基板と背面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。前面基板と背面基板とには、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、特に前面基板と背面基板とを封着する封着工程において、封着部材に用いるガラスフリット中に含まれる有機バインダ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（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、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。

この目的のため、前面基板と背面基板とを封着した後に、ＰＤＰ内部を加熱しながら真空排気し、ＰＤＰ内の不純物ガスを除去し放電ガスを注入するという方法が広く行われている。図６は、このような従来のＰＤＰ製造装置の構成を示す模式図である。ＰＤＰ本体６０は前面基板６１と背面基板６２とにより構成され、背面基板６２には隔壁６３や蛍光体層６４が形成されている。前面基板６１と背面基板６２とは封着部材７２によりその周囲が封着されている。ＰＤＰ本体６０の背面基板６２には排気管６５が接続されている。また、ＰＤＰ本体６０はヒーター６６を備えた炉６７内に配置されている。排気管６５の他端は二方に分岐され、その一方は弁６８を介して真空ポンプ７０に接続され、もう一方は弁６９を介してボンベ７１に接続されている。

このような製造装置において、まずヒーター６６によってＰＤＰ本体６０を加熱しながら、弁６８を開放して真空ポンプ７０によってＰＤＰ本体６０内部を減圧し、ＰＤＰ内部の不純物ガスを排出する。その後、弁６８を閉じて弁６９を開け、ボンベ７１からネオンとキセノンからなる放電ガスをＰＤＰ内部に注入し、最後にＰＤＰ近傍の排気管６５をバーナーなどで加熱溶融し封じきることによって放電ガスが封入されたＰＤＰを完成させている。

また、このようにしてＰＤＰ本体６０内の不純物ガスを排出するだけでなく、ＰＤＰ本体６０内部にゲッタを設けて不純物ガスを吸着する方法（例えば特許文献２）や、排気管６５の内部にゲッタを設けて不純物ガスを吸着する方法が開示されている（例えば特許文献３）。
特開２００３−２８１９９４号公報 特開２０００−３１１５８８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、上記従来の方法では、排気管を通じて放電ガスを注入するため、ＰＤＰ内から排気された不純物ガスが排気管の内壁に吸着し、放電ガスの供給時に放電ガスとともに再びＰＤＰ内に入ってしまい不純物ガスの除去は不十分なものであった。また、ＰＤＰ内部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、安定してＰＤＰ内部の清浄化を実現し、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。

上記課題に鑑み、本発明のＰＤＰは、互いに平行に配置された複数の走査電極および複数の維持電極を有する前面基板と、平行に配置された複数のデータ電極および隔壁を有する背面基板とを、前面基板の走査電極および維持電極と背面基板のデータ電極とが交差する方向に対向配置して、内部に表示領域放電空間と非表示領域空間とを形成するとともに、前面基板または背面基板に排気口を設け、非表示領域空間にＺｎ₂ＳｉＯ₄を含むガス吸着層を設けている。

このような構成により、非表示領域空間に設けたガス吸着層に、ＰＤＰ内部あるいは外部から持ち込まれる不純物ガスを吸着させることができ、不純物ガスによる蛍光体の輝度劣化などを抑制することができる。このとき、ガス吸着層はガス吸着性能が高い緑色蛍光体と同じＺｎ₂ＳｉＯ₄であるため、特に炭化水素を含む不純物ガスの吸着を確実にし、特別な工程なしに簡単な工程でガス吸着層を形成することができる。

さらに、排気口が非表示領域空間に開口して設けられていることが望ましく、排気工程と排気工程後の放電ガス封入工程においてＰＤＰ内に流入する不純物ガスを効果的にガス吸着層に吸着させて、不純物ガスによる蛍光体の輝度劣化を抑制することができる。

さらに、非表示領域空間が少なくとも表示領域放電空間を形成する隔壁に平行して設けられていることが望ましく、緑色蛍光体材料よりなるガス吸着層を、表示領域放電空間に蛍光体層を形成するのと同時に簡単に形成することができる。

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、蛍光体の輝度劣化などのない信頼性の高いＰＤＰを簡便に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。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１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は前面基板２０と背面基板３０とで構成される。前面基板２０は、前面ガラス基板２１と、その内表面に形成された走査電極および維持電極よりなる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と直交する複数のデータ電極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。前面基板２０と背面基板３０とは、放電空間４０を有する状態に対向配置され、ガラスフリットなどからなる封着部材４１によって周囲が封着されている。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、ネオンやキセノンなどの放電ガスを封入するための排気口４２が設けられ、排気管４３が接続され、これらのガスを５３ｋＰａ〜８０ｋＰａの圧力で封入した後、排気管４３を封止している。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の各色蛍光体層がそれぞれの隔壁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）ＢＯ₃：ＥｕまたはＹ₂Ｏ₃：Ｅｕを、緑色蛍光体としてＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを用いている。

また、前面基板２０と背面基板３０とにより形成された放電空間４０には、隔壁３４とその隔壁３４間に形成された蛍光体層３５と前面基板２０とに囲まれた表示領域放電空間４４と、この表示領域放電空間４４の外周部と封着部材４１の間に設けられた非表示領域空間４５とを形成している。さらに、非表示領域空間４５には、緑色蛍光体層３５ｂを形成する緑色蛍光体のＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを含むガス吸着層４６が形成されている。さらに、排気口４２は、非表示領域空間４５に開口するように設けられている。

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は本発明の第１の実施の形態におけるＰＤＰの背面基板３０の平面図であり、図１におけるＡ−Ａ線断面図である。図２に示すように、隔壁３４が形成され、隔壁３４間に蛍光体層３５が設けられた表示領域放電空間４４の外周部には、封着部材４１の内側に非表示領域空間４５が形成されている。また、非表示領域空間４５の全周には、緑色蛍光体層３５ｂを形成する緑色蛍光体のＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを含むガス吸着層４６が形成され、排気口４２が開口している。

一方、このようなＰＤＰの排気工程、放電ガス封入工程について図３を用いて説明する。装置は図６に示す従来と同様の装置を用いている。ヒーター６６によってＰＤＰ本体１０を加熱しながら、弁６８を開放して真空ポンプ７０によってＰＤＰ本体１０内部を減圧し、ＰＤＰ内部の不純物ガスを排出する。その後、弁６８を閉じて弁６９を開け、ボンベ７１からネオンとキセノンからなる放電ガスをＰＤＰ内部に注入し、最後にＰＤＰ近傍の排気管４３をバーナーなどで加熱溶融し封じきることによって放電ガスが封入されたＰＤＰを完成させている。このように、ヒーター６６でＰＤＰ本体１０を加熱しながら、弁６８を開き、真空ポンプ７０を作動させＰＤＰ内の不純物ガスを含む気体を排気管４３を通じて排気することにより不純物ガスの大半をＰＤＰから排出することができる。しかしながら、従来はこれら不純物ガスが排気管４３の内面に付着し、これらの排気経路から完全に除去されずに残存している。したがって、次の封入工程でこれらの不純物ガスがＰＤＰ内に逆送され、微量の不純物ガスがＰＤＰ内に残留し、蛍光体の輝度劣化に影響を与える。

特に、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、緑色蛍光体としてＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを用いた場合には、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの吸着力が大きいためであり、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを用いた場合は、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還元されて酸素欠陥を生じたりするからである。

本実施の形態によれば、図２に示すように、非表示領域空間４５にはガス吸着層４６が形成されている。したがって、排気口４２から注入された放電ガスは、ガス吸着層４６を経由して表示領域放電空間４４に供給される。ガス吸着層４６の材料としては、表示領域放電空間４４において緑色蛍光体層を形成するＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを使用している。Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの緑色蛍光体は、前述のように赤色および青色の蛍光体材料と比較して放電ガス中に含まれる特に炭化水素ガスを吸着しやすいため、放電ガスが排気口４２から注入された後、表示領域放電空間４４に流入する前に不純物ガスを吸着捕集することができる。すなわち、本発明の第１の実施の形態は、非表示領域に吸着性能の高いＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの緑色蛍光体を配設して、表示領域放電空間４４への不純物ガスの流入を防止するものである。また、ガス吸着層４６の形成方法としては、蛍光体層３５を塗布するのと同様に行うことができる。

なお、図２では非表示領域空間４５の全外周部にガス吸着層４６を設けているが、排気口４２を頂点としてＬ字形状にガス吸着層を設けることでも不純物ガス吸着の効果を発現することを確認している。さらに、本実施の形態ではガス吸着層４６を、背面基板３０の背面ガラス基板３１上に直接形成しているが、さらに外周部にダミーの隔壁を設けて空間を形成し、その隔壁側面にガス吸着層を形成することによって、ガス吸着層の吸着面積を増加させることもできる。

なお、図２に示す実施の形態では、排気口４２を背面基板３０の角部４７に設けた例を示した。一方、図４に示すように、表示領域放電空間４４を形成する最外部隔壁４８に隣接して、最外部隔壁４８の長さ方向の中間位置に設けると、放電ガスが表示領域放電空間４４に流入する前に必ずガス吸着層４６を通過するので、不純物ガスを吸着捕集することができる。

（第２の実施の形態）
また、図５は本発明の第２の実施の形態におけるＰＤＰの背面基板３０の平面図である。図５に示すように、本実施の形態では、表示領域放電空間４４と非表示領域空間４５との間に、仕切り壁５０を設け、封入される放電ガスが表示領域放電空間４４に流入する前に確実に非表示領域空間４５に設けたガス吸着層４６を通過する構成としている。さらに、非表示領域空間４５は、隔壁３４と隣接して平行な第１の非表示領域空間５１と、第１の非表示領域空間５１と交差する第２の非表示領域空間５２とにより形成され、ガス吸着層４６は第１の非表示領域空間５１のみに形成されている。また、排気口４２は背面基板３０の角部４７に設けられている。

したがって、排気口４２から放電ガスが流入する際に、第１の非表示領域空間５１に設けられたガス吸着層４６を通過した後に、表示領域放電空間４４に流入させることができる。また、ガス吸着層４６は隔壁３４と平行に設けられているため、緑色蛍光体であるＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの蛍光体材料を、表示領域放電空間４４の隔壁３４間に形成する際に、同時に第１の非表示領域空間５１に形成することが可能となり、ＰＤＰの製造も簡便になる。特に、蛍光体の形成を、ノズル塗布などで行う場合には、第１の非表示領域空間５１に対応するノズルを設けるだけで対応が可能となる。

また、本実施の形態ではガス吸着層４６を、背面基板３０の背面ガラス基板上に直接形成しているが、さらに外周部にダミーの隔壁を設けて空間を形成し、その隔壁側面にガス吸着層を形成することによって、ガス吸着層の吸着面積を増加させることもできる。

本発明の実施の形態によるＰＤＰ内の蛍光体に吸着している炭化水素ガスの量の測定結果と、蛍光体の輝度変化率を測定した結果を表１に示す。炭化水素ガスの量については、封着後のＰＤＰを破壊して、蛍光体だけを取り出し、ＴＤＳ（昇温脱離ガス分析装置）を用いて測定した。輝度変化率の測定は、ＰＤＰに電圧１８０Ｖ、周波数５０ｋＨｚの放電維持パルスを印加して５０００時間駆動する加速寿命テストを行った。駆動の前後においてＰＤＰを全青および全緑とした場合の輝度を輝度計で測定し、輝度変化率を次式により算出している。

｛（パルス印加後の輝度−パルス印加前の輝度）／パルス印加前の輝度｝＊１００
炭化水素ガスによる蛍光体の輝度変化は、蛍光体材料として特にＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの緑色蛍光体、およびＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₉：Ｅｕの青色蛍光体において影響が大きい。そこで、本発明の実施の形態ではこれらの蛍光体を用いたＰＤＰを作成して輝度変化率を測定した。

また、比較例としては、隔壁頂部に不純物ガスの吸着材として酸化物であるＡｌ₂Ｏ₃を設けた場合、排気管にＺｒ金属ゲッタを設けた場合、さらには不純物ガスの除去作用をさせる方策を何もしていない場合を示している。炭化水素ガスの吸着量は試料番号１を基準として示している。

表１に示すように比較例（試料番号３〜５）では、ＰＤＰにおける青色および緑色の輝度変化率が大きく、特に緑色蛍光体の変化率が−８．５％〜−１０．５％であり、青色蛍光体の変化率が−９．８％〜−１１．４％であった。

これに対して、試料番号１、すなわち第１の実施の形態の図２に示す非表示領域空間の全領域にＺｎ₂ＳｉＯ₄を配置した場合には、緑色蛍光体の輝度変化率が−１．８％〜−２．１％、青色蛍光体の輝度劣化率が−３．３％〜−４．３％となり、輝度変化率が大幅に改善されている。また、試料番号２のように、ガス吸着層の配置面積を半分にした場合でも、比較例に比べて輝度変化率は大幅に低下し、本発明の実施の形態による蛍光体劣化に対する抑制効果が確認された。

なお、以上の説明では排気口を背面基板に設けた例について説明したが、排気口は前面基板に設けてもよい。

本発明にかかわるＰＤＰは、輝度劣化がなく画像表示品質に優れた信頼性の高いＰＤＰを実現し、壁掛けテレビや大型モニターなどのディスプレイ装置として有用である。

本発明の第１の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す断面図 同ＰＤＰの背面基板の平面図 同ＰＤＰの排気工程、ガス封入工程に用いる製造装置の構成を示す模式図 同ＰＤＰの背面基板の他の例を示す平面図 本発明の第２の実施の形態におけるＰＤＰの背面基板の平面図 従来のＰＤＰの排気工程、ガス封入工程に用いる製造装置の構成を示す模式図

符号の説明

１０ ＰＤＰ本体
２０ 前面基板
２１ 前面ガラス基板
２２ 表示電極
２３，３３ 誘電体層
３０ 背面基板
３１ 背面ガラス基板
３２ データ電極
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
４０ 放電空間
４１ 封着部材
４２ 排気口
４３ 排気管
４４ 表示領域放電空間
４５ 非表示領域空間
４６ ガス吸着層
４７ 角部
４８ 最外部隔壁
５０ 仕切り壁
５１ 第１の非表示領域空間
５２ 第２の非表示領域空間
６６ ヒーター
６８，６９ 弁
７０ 真空ポンプ
７１ ボンベ

Claims (3)

1. 互いに平行に配置された複数の走査電極および複数の維持電極を有する前面基板と、平行に配置された複数のデータ電極および隔壁を有する背面基板とを、前記前面基板の前記走査電極および前記維持電極と前記背面基板の前記データ電極とが交差する方向に対向配置して、内部に表示領域放電空間と非表示領域空間とを形成するとともに、前記前面基板または前記背面基板に排気口を設け、前記非表示領域空間にＺｎ₂ＳｉＯ₄を含むガス吸着層を設けたことを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 排気口が非表示領域空間に開口して設けられてい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. 非表示領域空間が少なくとも表示領域放電空間を形成する隔壁に平行して設けられていることを特徴とする請求項２に記載のプラズマディスプレイパネル。

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