JP2010049817A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】放電現象の妨げにならず、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プラズマディスプレイパネルを提供する。
【解決手段】複数の表示電極対と誘電体層４と保護層５とが形成された前面基板１と、複数のデータ電極７と隔壁９と蛍光体層１０とが形成された背面基板６とを有し、前記表示電極対と前記データ電極７との交差部分に放電セル１１が形成されるように前記前面基板１と前記背面基板６とを対向配置することにより構成し、かつ前記前面基板１の保護層５上において、放電セル１１間の非放電ギャップ部分にパラジウムを含む水素吸蔵性材料１３を配置した。この構成により、放電現象の妨げにならず、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することができる。
【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。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（Ｈ₂Ｏ）、炭酸ガス（ＣＯ、ＣＯ₂）、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伴い、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（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化ランタニウム（Ｌａ₂Ｏ₃）、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（ＣｒＯ₂）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）、酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ₃）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、酸化チタン（ＴｉＯ₂）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の交差部分に放電セルが形成され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、かつ前記前面基板の保護層上において、放電セル間の非放電ギャップ部分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、放電現象の妨げにならず、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。

本発明は、放電現象の妨げにならず、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。

図１は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの構造を示す分解斜視図、図２は放電セル部分の要部を示す断面図である。

図１に示すように、ＰＤＰは、対向配置された前面板と背面板とから構成されている。

前面板は、ガラス製の前面基板１上に１対の走査電極２と維持電極３とからなる表示電極が互いに平行に複数対形成されている。この走査電極２および維持電極３は、走査電極２−維持電極３−維持電極３−走査電極２の配列で繰り返すパターンで形成されている。そして、それら表示電極を覆うように誘電体層４およびＭｇＯからなる保護層５が形成されている。走査電極２および維持電極３は、それぞれＩＴＯ、ＳｎＯ₂、ＺｎＯ等の導電性金属酸化物からなる透明電極２ａ、３ａ上にＡｇからなるバス電極２ｂ、３ｂを形成することにより構成されている。

背面板は、ガラス製の背面基板６上に、複数の互いに平行なＡｇを主成分とする導電性材料からなるデータ電極７を形成し、そのデータ電極７を覆うように誘電体層８を形成するとともに、さらにその上に井桁状の隔壁９を形成し、そして誘電体層８の表面と隔壁９の側面とに、赤、緑、青各色の蛍光体層１０を形成することにより構成されている。

そして、前面基板１と背面基板６とは、微小な放電空間を挟んで走査電極２及び維持電極３とデータ電極７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。

この放電空間は、隔壁９によって複数の区画に仕切られており、走査電極２及び維持電極３とデータ電極７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。

次に、ＰＤＰを構成する材料について説明すると、走査電極２は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ₂）、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２ａ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２ｂを積層して形成されている。維持電極３も同様に、幅の広い透明電極３ａの上に幅の狭いバス電極３ｂを積層して形成されている。誘電体層４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５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７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８は、誘電体層４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９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１０は、青色蛍光体としてＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを、緑色蛍光体としてＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎを、赤色蛍光体として（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：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。

図３は本発明の実施の形態におけるＰＤＰの電極配列図である。行方向に長いｎ本の走査電極Ｙ１、Ｙ２、Ｙ３・・・Ｙｎ（図１の２）およびｎ本の維持電極Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３・・・Ｘｎ（図１の３）が配列され、列方向に長いｍ本のデータ電極Ａ１・・・Ａｍ（図１の７）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１１が形成され、放電セル１１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は、前面板、背面板の画像表示領域外の周辺端部に設けられた接続端子それぞれに接続されている。

ここで、図２に示すように、前面板と背面板とに挟まれた放電空間において、走査電極２および維持電極３とデータ電極７とが対向し、隔壁９により囲まれた部分に放電セル１１が形成され、この放電セル１１内の走査電極２と維持電極３との間のギャップが放電ギャップｇ１となる。また、隔壁９を介在させて隣接する走査電極２同士の間、及び維持電極３同士の間には非放電ギャップｇ２が形成され、ガラス製の前面基板１上の非放電ギャップｇ２の隔壁９と対向する部分に、黒色の材料からなる遮光層であるブラックストライプ１２が形成されている。

そして本実施の形態においては、前記非放電ギャップｇ２にあたる画素間ギャップＩＰＧ（以下、ＩＰＧと呼ぶ）上において、保護層５上に選択的に水素を吸蔵する水素吸蔵性材料１３を付着させることにより配置している。この選択的に水素を吸蔵する水素吸蔵性材料１３は、ＩＰＧ部での可視発光の取り出し特性を低下させないように、水素吸蔵性材料１３がＩＰＧ上部の保護層５を覆う被覆率は１０％以下としている。ここで、水素吸蔵性材料１３は、ＩＰＧ上部の保護層５上に配置されているため、水素吸蔵材料１３が放電現象の妨げとなることはない。

この水素を吸蔵する水素吸蔵性材料１３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、パラジウムを含むものが望ましい。また水素吸蔵性材料１３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。

ＩＰＧ上部の保護層５上に水素吸蔵性材料１３を分散させる方法としては、例えばスクリーン印刷法で印刷して乾燥させ、その後、保護層５材料と同時に焼成する。水素吸蔵性材料１３の粒径は、０．１μｍ〜５μｍが望ましい。粒径が大きくなると、同等の被覆率で分散させたとしても、分散した粒子の表面積の総和が著しく減少し、パネル内での環境下においては、吸蔵量が減少してしまうこととなり、材料が効果的に働かなくなる。

なお、上述した本実施の形態におけるＰＤＰの誘電体層４の膜厚は、例えば４０μｍ、保護層５の膜厚は、例えば０．８μｍである。また、隔壁９の高さは、例えば０．１２ｍｍ、蛍光体層１０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６×１０⁴Ｐａ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１３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、白金属元素（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、あるいは白金属元素と遷移金属（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、印刷法等を用いて、ＩＰＧ上部の保護層上に塗布したＰＤＰを作製した。

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が確認できた。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が確認できた。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が確認できた。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、白金属元素、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、上記実施の形態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、放電現象の妨げにならず、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におけるＰＤＰの放電セル部分を示す断面図 本発明の実施の形態におけるＰＤＰの電極配列を示す図

符号の説明

１ 前面基板
２ 走査電極
２a、３a 透明電極
３ 維持電極
４ 誘電体層
５ 保護層
６ 背面基板
７ データ電極
８ 誘電体層
９ 隔壁
１０ 蛍光体層
１３ 水素吸蔵性材料

Claims (1)

1. 複数の表示電極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、前記表示電極と前記データ電極との交差部分に放電セルが形成され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、かつ前記前面基板の保護層上において、放電セル間の非放電ギャップ部分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。

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