JP2011066018A - プラズマディスプレイパネル - Google Patents

Abstract

【課題】酸化マグネシウムを大径化し、合わせてこの酸化マグネシウム内の不純物の残存量を調整することで、プラズマディスプレイパネルの放電を安定化する技術を提供する。
【解決手段】電極を保護する保護膜層に塗布し、放電区間に豊富なプライミング粒子を供給する放電安定化材料粒子に着目する。放電安定化材料として用いられる酸化マグネシウム内の不純物をそれぞれ２０ｐｐｍ以下にすることで放電遅れを抑止する。
【選択図】図３

Description

本発明は、プラズマディスプレイの放電安定化、特にプライミング粒子放出に関する。

プラズマディスプレイパネルにおいて、放電の安定化は重要な技術である。この放電の
安定化の達成のために、低電圧で放電を開始し、豊富なプライミング粒子を供給する構造・材料が不可欠である。

この構造・材料として、放電に接する表面には酸化マグネシウムの蒸着膜を形成することが提案され、プライミング供給材料としては酸化マグネシウムの結晶体が用いられている。

特にプライミング供給材料に酸化マグネシウムの結晶体を使う技術において、酸化マグネシウムの結晶体が十分な時間（少なくとも１フレームの表示期間にあたる１６．６ｍｍｓｅｃ以上）、プライミング粒子（電子）を放出し、これを維持する必要がある。

特開２００６−１４７４１７号公報（特許文献１）には、カソードルミネッセンス発光を行う酸化マグネシウム結晶体の粉末のうち所定の粒径以上の結晶体の割合が所定値以上である粒度分布を有する結晶体粉末を含む結晶酸化マグネシウム層を設ける旨が開示されている。

特開２００６−１４７４１７号公報

プライミング粒子を１６．６ｍｍｓｅｃ以上の時間にわたり維持するための結晶パラメータを詳細に検討すると、プライミング粒子放出時間と粒子の平均粒径の間に強い相関があることが分かる。

あわせて発明者は、酸化マグネシウムの蒸着膜（保護膜層）および、この保護膜層上に塗布する放電安定化材料粒子である酸化マグネシウムの不純物であるアルミニウム等の存在量を減らすことで、プライミング粒子の放出持続時間が著しく伸びることを発見した。

本発明の目的は、上記の特性を利用して、酸化マグネシウムを大径化すると共に、この酸化マグネシウム内の不純物の残存量を調整することで、プラズマディスプレイパネルの放電を安定化する技術を提供することにある。

本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。

本発明の代表的な実施の形態に関わるプラズマディスプレイパネルは、ガラス基板と、このガラス基板に接する誘電体層と、この誘電体層を保護する保護膜層と、を有するガラス基板モジュールを含み、保護膜層上に塗布される放電安定化材料粒子としてＢＥＴ比表面積が３ｍ^２／ｍｇ以下である酸化マグネシウムを用いることを特徴とする。

本発明の代表的な実施の形態に関わる別のプラズマディスプレイパネルは、ガラス基板と、このガラス基板に接する誘電体層と、この誘電体層を保護する保護膜層と、を有するガラス基板モジュールを含み、保護膜層上に塗布される放電安定化材料粒子として不純物の含有量が２０ｐｐｍ以下の酸化マグネシウムを用いることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。

この酸化マグネシウムの不純物がアルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、クロムであることを特徴としても良い。

本発明の代表的な実施の形態に関わるプラズマディスプレイパネルは、ガラス基板と、このガラス基板に接する誘電体層と、この誘電体層を保護する保護膜層と、を有するガラス基板モジュールを含み、保護膜層上に塗布される放電安定化材料粒子としてアルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、クロムの全て、あるいは一部が混在した不純物を含む酸化マグネシウムを用い、アルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、クロムの前記酸化マグネシウム中におけるそれぞれの含有量が２０ｐｐｍ以下であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。

これらのプラズマディスプレイパネルにおいて、保護膜層の材料として、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウムあるいはこれらの複合酸化物を用いることを特徴としても良い。

本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下の通りである。

本発明の代表的な実施の形態に関わるプラズマディスプレイパネルでは、大粒径かつ不純物の少ない酸化マグネシウム単結晶粒子をプライミング供給材料として放電安定化材料粒子に用いることで、１フレーム以上の長時間にわたり良好なプライミング効果を持続できる。

第１の実施の形態で想定するプラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板側モジュールの構成を表す斜視断面図である。 図１の前面ガラス基板側モジュールを用いたプラズマディスプレイパネル１００の断面斜視図である。 酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるアルミニウムの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。 酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つである鉄の濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。 酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるニッケルの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。 酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるマンガンの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。 酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるクロムの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。 第２の実施の形態で用いられた２種類の粒度の相違する酸化マグネシウムの粉体の粒度分布を表すグラフである。 第２の実施の形態で用いられる２種類の粒度の相違する酸化マグネシウムの粉体を保護膜表面に放電安定化材料粒子として一定量散布した状態での休止時間と放電遅れの関係を表すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図を用いて説明する。

（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態で想定する、プラズマディスプレイパネルの前面ガラス基板側モジュール１０の構成を表す斜視断面図である。また、図２はこの前面ガラス基板側モジュール１０を用いたプラズマディスプレイパネル１００の断面斜視図である。

この前面ガラス基板側モジュール１０は、前面ガラス基板１、誘電体層２、保護膜層３、放電安定化材料粒子４、Ｘ電極５、Ｙ電極６を含んで構成される。

前面ガラス基板１は、本図では図示しない背面ガラス基板（図２の背面ガラス基板２１）との間で、プラズマディスプレイパネルの構成要素を密封するために用いるガラス基板である。

誘電体層２は、前面ガラス基板１上にコーティングされる透明な誘電体の層である。Ｘ電極５及びＹ電極６構成後に低融点ガラス層を２０ミクロンの厚みで形成することで構成する。

保護膜層３は、放電現象で誘電体層２が傷つけられることを防ぐための絶縁保護膜である。真空蒸着法により保護膜材料（酸化マグネシウムや酸化ストロンチウム、酸化カルシウム、酸化バリウムなど）の層を１ミクロン形成することで作成される。

放電安定化材料粒子４は、プライミング粒子の供給、ルミネセンス発光を行う。保護膜層３形成後に放電安定化材料として酸化マグネシウムの粉末を保護膜の上に散布することで構成する。

Ｘ電極５及びＹ電極６は、図１では図示しない背面ガラス基板上に設けられたアドレス電極（図２のアドレス電極２７）による予備放電後に、Ｘ電極５及びＹ電極６間で電圧を印加することにより、前面ガラス基板１及び背面ガラス基板の間に封入されたキセノン等の希ガスをプラズマ放電させるための透明な電極である。これらの各電極は、透明電極１４及びバス電極１５から構成される。プラズマによって発生した放電は、蛍光体（赤色蛍光体２４、緑色蛍光体２５、青色蛍光体２６のいずれか）を励起・発光させる。

これらのＸ電極５及びＹ電極６は、前面ガラス基板１上にＩＴＯ、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒで形成する。

この前面ガラス基板側モジュール１０を用いたプラズマディスプレイパネル１００は、上記前面ガラス基板側モジュール１０と背面ガラス基板側モジュール２０より構成される。

背面ガラス基板側モジュール２０は背面ガラス基板２１、下地層２２、リブ２３、赤色蛍光体２４、緑色蛍光体２５、青色蛍光体２６、アドレス電極２７より構成される。

背面ガラス基板２１は、前面ガラス基板１との間にプラズマディスプレイパネルの構成要素を密封するために用いるガラス基板である。

下地層２２は、リブ２３の構成などにおいてアドレス電極２７を保護するための誘電体層である。

リブ２３は、プラズマ放電をセル単位に独立にするための隔壁である。これと前面ガラス基板側モジュール１０、背面ガラス基板２１によって仕切られた空間（放電空間）に放電ガスを充填させる。

赤色蛍光体２４は、Ｘ電極５及びＹ電極６及びアドレス電極２７への電圧印加により生じたプラズマによって励起し、赤色に発光する蛍光体である。主にイットリウム系の化合物が用いられる。

緑色蛍光体２５は、プラズマによる紫外線励起で緑色に発光する蛍光体である。緑色蛍光体２５として緑色珪酸塩系の蛍光体が用いられる。

青色蛍光体２６は、プラズマによる紫外線励起で青色に発光する蛍光体である。青色蛍光体２６として青色アルミン酸塩系の蛍光体が用いられる。

アドレス電極２７はプラズマ放電のための予備放電を行う電極である。

これらの前面ガラス基板側モジュール１０及び背面ガラス基板側モジュール２０を組み合わせ、周辺を低融点ガラスでシールする。シール後、パネル内部を真空に排気し、昇温脱ガス処理する。その後パネル内部に放電ガス（キセノン１０％＋ネオン９０％）を封入する。

以上、プラズマディスプレイパネルの基本構成を説明したが、本明細書であげる種々のデータも、図１及び図２のようなプラズマディスプレイの基本的な構造で計測したものである。本実施の形態では放電安定化材料粒子４について述べる。

図３は酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるアルミニウムの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。

グラフの横軸は酸化マグネシウム粉末中のアルミニウム不純物の含有率を表す。この単位はＰＰＭである。一方、縦軸はスタティック放電の遅れを示し、単位はμ（マイクロ）ｓｅｃである。

本図を見ても分かるとおり休止時間（維持時間）が５０ｍｓｅｃの場合、放電遅れの濃度依存性は小さい。これに対し、休止時間が長時間の場合には、放電ガス中のプライミング粒子の濃度が低下することもあって、明らかにアルミニウム濃度の小さい（＝不純物が少ない）ほうがプライミング粒子供給の持続時間が長くなる。この急変が生じているのがアルミニウム含有率２０ｐｐｍである。

図４は酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つである鉄の濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。このグラフの横軸も酸化マグネシウム粉末中の鉄不純物の含有率（ｐｐｍ）を表し、縦軸はスタティック放電の遅れ（μｓｅｃ）を示す。

不純物が鉄の場合であっても、休止時間が長時間にわたるほど、不純物の放電遅れに対する影響が大きいこと、そして含有率が２０ｐｐｍを越えると放電遅れへの影響が大きくなることが分かる。

図５は酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるニッケルの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。図６は酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるマンガンの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。ニッケル及びマンガンにおいても傾きの変化は緩やかではあるが、含有率が２０ｐｐｍで放電遅れの変化が見られる。

したがって、酸化マグネシウム粉末内のこれらの不純物の含有率をそれぞれ２０ｐｐｍ以下にすることが好ましい。

一方、図７は酸化マグネシウム粉末内の不純物の一つであるクロムの濃度と放電遅れとの関係を示すグラフである。クロムの場合、含有率４０ｐｐｍ手前の計測点でグラフの傾きが変化している。しかし、プラズマディスプレイパネルの放電遅れとして実用上重要である数字は１μｓｅｃである。この１μｓｅｃ以下の領域という意味では、これまで説明してきた他の不純物と同じ２０ｐｐｍ以下にすることが望ましい。

実際の酸化マグネシウム粉末使用時には、製造、流通の過程によりこれらが不純物として混在することも考えられるが、混在したときでもそれぞれが２０ｐｐｍ以下であれば良い。

以上のように、放電安定化材料粒子４に用いられる酸化マグネシウム粉末内の不純物濃度を単一種２０ｐｐｍ以下とすることで、放電遅れの抑制を図ることが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態では粒度の相違による放電遅れの相違について検討している。

図８は、本実施の形態で用いられた「粒度小」「粒度大」という２種類の粒度の相違する酸化マグネシウムの粉体の粒度分布を表すグラフである。また、図９はこれらの粉体を保護膜表面に放電安定化材料粒子４として一定量散布した状態での休止時間と放電遅れの関係を表すグラフである。

本図における「粒度小」の計測時に用いた酸化マグネシウムの粉体は宇部マテリアルズ社製の気相合成ＭｇＯ（粒径２０００Ａ品）である。この製品は以下のような性質を持っている。

ＢＥＴ表面積：８平米／ｍｇ
ＢＥＴ粒径 ：２７９３オングストローム
算術平均径 ：０．９２５４（μｍ）
算術標準偏差：０．９７９０（μｍ）
モード径 ：０．６２６７（μｍ）
幾何平均径 ：０．７３２１（μｍ）
一方「粒度大」の計測時に用いた酸化マグネシウムの粉体は、上記「粒度小」の製品を固相合成により粒径を増大させたものを用いた。以下はその性質である。

ＢＥＴ表面積：２．４平米／ｍｇ
ＢＥＴ粒径 ：８９５０オングストローム
算術平均径 ：１．４２０２（μｍ）
算術標準偏差：０．８２２２（μｍ）
モード径 ：１．０８１２（μｍ）
幾何平均径 ：１．２５８７（μｍ）
なお、実際に個々の粉体を正確にそろえることは不可能であり、実際にはばらつきが生じる。このばらつきは図８に表したとおりである。

次にこれらの２種の酸化マグネシウムの粉体を保護膜表面に塗布した場合の放電遅れの維持時間について図９に基づき説明する。

図９の横軸は再放電までの休止時間を表している。一方縦軸は電圧パルス印加後の放電成功の累積確率が９０％となる９０％成功放電遅れを示す。縦軸、横軸とも単位はμｓｅｃである。

粒子の径にかかわらず、再放電までの休止期間が長ければ長いほど、放電の遅れは大きくなる。これは、休止期間が長くなることで、放電空間内のプライミング粒子の量が減少することによる。

「粒子小」の粉体を放電安定化材料粒子４に用いた場合では１ｍｓｅｃ以上で著しく放電遅れが増大している。一方、「粒子大」の粉体を放電安定化材料粒子４に用いた場合には１００ｍｓｅｃ（１０００００μｓｅｃ）以上まで、放電遅れ時間が１μｓｅｃを維持している。

このことからも分かるように、粒度の大きな酸化マグネシウム粉体を放電安定化材料粒子４として用いることで、十分なプライミング粒子を長時間にわたり放電空間に滞留させることが可能となる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでもない。

たとえば、本明細書におけるプラズマディスプレイパネルはエンドユーザにそのままの形で提供されるものでなく、実際には高圧系回路、制御系回路、筐体等の組み付け後に、商品としての流通がなされる。本明細書では、本発明のプラズマディスプレイパネルを用いた商品も視野に含めている。

本発明は、上記のように、プラズマディスプレイパネルに使用することを想定している。しかし、プラズマ放電による蛍光体の発光という同種の技術を用いるプラズマディスプレイチューブ（ＰＤＴ）、及びそれを利用した製品についても適用可能である。

また、現時点では前面ガラス基板側モジュールの前面ガラス基板の保護膜上に放電安定化材料粒子を塗布することが一般的である。しかし、Ｘ電極およびＹ電極（これらが前面ガラス基板側モジュールになくても良い）の通電によってプライミング粒子の供給が行われるのであれば、放電安定化材料粒子が背面ガラス基板側モジュールに塗布されるような場合でも適用可能である。

１…前面ガラス基板、２…誘電体層、３…保護膜層、４…放電安定化材料粒子、
５…Ｘ電極、６…Ｙ電極、１０…前面ガラス基板側モジュール、
２０…背面ガラス基板側モジュール、２１…背面ガラス基板、２２…下地層、
２３…リブ、２４…赤色蛍光体、２５…緑色蛍光体、２６…青色蛍光体、
２７…アドレス電極、１００…プラズマディスプレイパネル。

Claims (7)

1. ガラス基板と、前記ガラス基板に接する誘電体層と、前記誘電体層を保護する保護膜層と、を有するガラス基板モジュールを含むプラズマディスプレイパネルであって、
   前記保護膜層上に塗布される放電安定化材料粒子として不純物の含有量が２０ｐｐｍ以下の酸化マグネシウムを用いることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
2. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記不純物がアルミニウムであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
3. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記不純物が鉄であることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
4. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記不純物がニッケルであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
5. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記不純物がマンガンであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
6. 請求項１記載のプラズマディスプレイパネルにおいて、前記不純物がクロムであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
7. ガラス基板と、前記ガラス基板に接する誘電体層と、前記誘電体層を保護する保護膜層と、を有するガラス基板モジュールを含むプラズマディスプレイパネルであって、
   前記保護膜上に塗布される放電安定化粒子としてアルミニウム、鉄、ニッケル、マンガン、クロムの全て、あるいは一部が混在した不純物を含む酸化マグネシウムを用い、
   前記アルミニウム、前記鉄、前記ニッケル、前記マンガン、前記クロムの前記酸化マグネシウム中におけるそれぞれの含有量が２０ｐｐｍ以下である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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