JP2009117093A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

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ＰＤＰを提供する。
【解決手段】複数の表示電極対と誘電体層２５と保護層２６とが形成された前面基板２１と、複数のデータ電極と隔壁３４と蛍光体層３５とが形成された背面基板３１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２１と背面基板３１とを対向配置することにより構成し、かつ内部にパラジウムを含む水素吸蔵性材料３８を配置した。
【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（Ｈ_２Ｏ）、炭酸ガス（ＣＯ、ＣＯ_２）、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ともない、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（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）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。

本発明のＰＤＰ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、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することにより構成し、かつ内部にパラジウムを含む水素吸蔵性材料を配置したことを特徴とする。この構成により、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を提供することができる。

また本発明のＰＤＰは、水素吸蔵性材料を蛍光体層の上または蛍光体層の内部に配置してもよい。

また本発明のＰＤＰは、水素吸蔵性材料を隔壁の表面または隔壁の内部に配置してもよい。

また本発明のＰＤＰは、水素吸蔵性材料を保護層の上に配置してもよい。

本発明によれば、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を提供することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態におけるＰＤＰについて、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図である。ＰＤＰ１０は、ガラス製の前面基板２１と背面基板３１とを貼り合わせて構成されている。前面基板２１上には、走査電極２２と維持電極２３とからなる表示電極対２４が複数形成されている。そして表示電極対２４を覆うように誘電体層２５が形成され、その誘電体層２５上に保護層２６が形成されている。背面基板３１上にはデータ電極３２が複数形成され、データ電極３２を覆うように誘電体層３３が形成され、さらにその上に井桁状の隔壁３４が形成されている。そして、隔壁３４の側面および誘電体層３３上には赤色、緑色および青色の各色に発光する蛍光体層３５が塗布されている。

そして実施の形態１においては蛍光体層３５の上に、選択的に水素を吸蔵する水素吸蔵性材料が配置されている。図２は、本発明の実施の形態１におけるＰＤＰの断面図であり、背面基板３１上に塗布された蛍光体層３５の上に水素吸蔵性材料３８が分散されている様子を模式的に示している。実施の形態１においては粒径が０．１μｍ〜２０μｍである水素吸蔵性材料３８が使用されている。また水素吸蔵性材料３８は、蛍光体の発光を妨げることがないように、水素吸蔵性材料３８が蛍光体層３５を覆う被覆率は５０％以下である。

なお、図２には蛍光体層３５の上に点在するように水素吸蔵性材料３８が分散されているが、蛍光体層３５の中に水素吸蔵性材料３８を分散させても同様の効果を得ることができる。

そして、前面基板２１と背面基板３１とは、微小な放電空間を挟んで表示電極対２４とデータ電極３２とが交差するように対向配置され、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。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、表示電極対２４とデータ電極３２とが交差する部分に放電セルが形成されている。そしてこれらの放電セルが放電、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、ＰＤＰ１０の材料について説明する。走査電極２２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ_２）、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３５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。

水素を吸蔵する水素吸蔵性材料３８としては、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。また水素吸蔵性材料３８として、白金、パラジウム、ルテニウム、ロジウム、イリジウム、オスミニウムの内のいずれか一種以上と遷移金属であるチタン（Ｔｉ）、マンガン（Ｍｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ランタン（Ｌａ）、鉄（Ｆｅ）、バナジウム（Ｖ）の内のいずれか一種との化合物を用いることもできるが、この場合もパラジウムを含む合金が望ましい。

蛍光体層３５の上に水素吸蔵性材料３８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。また蛍光体層３５中に水素吸蔵性材料３８を分散させる方法として、蛍光体層３５の形成時にあらかじめ白金族粉体を混合させておいてもよい。白金族粉体の粒径は、０．１μｍ〜２０μｍが望ましく、その混合割合は、蛍光体の粉体に対して、０．０１％〜２％程度が望ましい。蛍光体層３５は蛍光体の充填率が６０％以下と低いため、蛍光体層３５の内部に白金族粉体を分散させても水素を吸蔵する効果は保たれる。

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６×１０^４Ｐａであり、キセノンの含有量は、例えば１０体積％以上である。

次に、水素吸蔵性材料３８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。そして白金族元素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。

本発明者らは、白金族元素（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）の粉体、あるいは白金族元素と遷移金属（チタン、マンガン、ジルコニウム、ニッケル、コバルト、ランタン、鉄、バナジウム）との合金粉体を、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、蛍光体層の上、隔壁の頂部、保護層の上等に塗布したＰＤＰを作製した。白金族元素の粉体は、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用いた。また白金族元素の塗布場所は、ＰＤＰの画像表示時に放電の発生する場所やその近傍である。

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を確認できた。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を確認できた。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を確認できた。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、白金族元素、特にパラジウム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考えられる。

この実験から明らかなように、白金族元素、特にパラジウム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に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。

なお実施の形態１においては、水素吸蔵性材料３８を蛍光体層３５の表面または内部に分散させたが、本発明はこれに限定されるものではない。以下に、水素吸蔵性材料を他の場所に配置した実施の形態について説明する。

（実施の形態２）
本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１０が実施の形態１と異なるところは、水素吸蔵性材料３８を隔壁３４の表面、特に隔壁３４の頂部に配置した点である。図３は、本発明の実施の形態２におけるＰＤＰ１０の断面図であり、隔壁３４の頂部に配置された水素吸蔵性材料３８を模式的に示す図である。

実施の形態２で使用される白金族粉体の粒径は、隔壁３４と保護層２６との間に大きな隙間を生じない程度でなければならず、０．１μｍ〜５μｍが望ましい。また白金族粉体層の厚みも５μｍ以下が望ましく、隔壁３４の頂部に白金族粉体が点在する程度であってもよい。

なお、実施の形態２においては水素吸蔵性材料３８を隔壁３４の頂部に配置したが、隔壁３４の頂部以外の隔壁３４の表面に水素吸蔵性材料３８を配置してもよい。また隔壁３４が多孔質の構造をもつ場合には、水素吸蔵性材料３８を隔壁３４の内部に含有させても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
本発明の実施の形態３におけるＰＤＰ１０が実施の形態１と異なるところは、水素吸蔵性材料３８を前面基板２１の保護層２６の上に配置した点である。図４は、本発明の実施の形態３におけるＰＤＰ１０の断面図であり、保護層２６の上に分散された水素吸蔵性材料３８を模式的に示す図である。

実施の形態３においても実施の形態２と同様に、白金族粉体の粒径は、隔壁３４と保護層２６との間に大きな隙間を生じない程度でなければならず、０．１μｍ〜５μｍが望ましい。また白金族粉体が可視光の透過を妨げないように、白金族粉体が保護層２６を覆う被覆率は５０％以下であることが望ましい。

以上、実施の形態１〜３で説明したように、実施の形態１〜３においてはＰＤＰの内部にパラジウムを含む水素吸蔵性材料を配置している。そして実施の形態１〜３においては、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水素吸蔵性材料をＰＤＰの内部に配置することで水や炭化水素を大幅に減少させている。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、実施の形態１〜３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。

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ので、ＰＤＰとして有用である。

本発明の実施の形態１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１におけるＰＤＰの断面図 本発明の実施の形態２におけるＰＤＰの断面図 本発明の実施の形態３におけるＰＤＰの断面図

符号の説明

１０ ＰＤＰ
２１ 前面基板
２２ 走査電極
２３ 維持電極
２４ 表示電極対
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
３８ 水素吸蔵性材料

Claims (4)

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することにより構成し、かつ内部にパラジウムを含む水素吸蔵性材料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. 前記水素吸蔵性材料を前記蛍光体層の上または前記蛍光体層の内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. 前記水素吸蔵性材料を前記隔壁の表面または前記隔壁の内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。
4. 前記水素吸蔵性材料を前記保護層の上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。

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