JP2011086426A

JP2011086426A - プラズマディスプレイパネル

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Publication number: JP2011086426A
Application number: JP2009236935A
Authority: JP
Inventors: Masaya Orita; 真也折田; Sumihisa Nagasaki; 純久長崎; Kazuhiko Sugimoto; 和彦杉本
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】本発明によれば、輝度・発光効率低下を抑制した低コスト蛍光体材料が実現でき、画像表示品質を維持したプラズマディスプレイパネルを安価に提供することが可能となる。
【解決手段】上記の目的を達成するため、本発明のプラズマディスプレイパネルは、１色または複数色の放電セルが複数配列されるとともに、前記放電セルに対応する色の蛍光体層が配設され、前記蛍光体層が紫外線により励起されて発光するＰＤＰであって、前記蛍光体層のうちの少なくとも１つの蛍光体層は、組成式が、（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05であって、平均粒径が０．８〜１．３μｍであることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、テレビなどの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し、特に、紫外線により励起されて発光する蛍光体層の構成に関する。

プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）は、高精細化、大画面化の実現が可能であることから、５０インチクラスから１００インチを越えるクラスのフルスペックのハイビジョンテレビや大型公衆表示装置なども製品化が進んでいる。

ＰＤＰは前面板と背面板とで構成されている。前面板は、フロート法による硼硅酸ナトリウム系ガラスのガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状の透明電極と金属バス電極とで構成される表示電極と、この表示電極を覆ってコンデンサとしての働きをする誘電体層と、この誘電体層上に形成された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）からなる保護層を備える。

一方、背面板は、排気および放電ガスを封入（導入ともいう）するための細孔を設けたガラス基板と、その一方の主面上に形成されたストライプ状のアドレス電極（データ電極ともいう）と、アドレス電極を覆う下地誘電体層と、下地誘電体層上に形成された隔壁と、各隔壁間に形成された赤色、緑色および青色それぞれに発光する蛍光体層と、を備える。

そして、前面板と背面板とは、その電極形成面側を対向させてその周囲が封着材によって封着され、隔壁で仕切られた放電空間にはＮｅ−Ｘｅの混合ガスが放電ガスとして所定の圧力で封入されている。

ＰＤＰは、表示電極に映像信号電圧を選択的に印加することによって放電ガスを放電させ、その放電によって発生した紫外線が各色蛍光体層を励起して赤色、緑色、青色の発光をさせてカラー画像表示を実現している。

ＰＤＰは、いわゆる３原色（赤、緑、青）を加法混色することにより、フルカラー表示を行っている。このフルカラー表示を行うために、ＰＤＰには３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に発光する蛍光体層が備えられ、この蛍光体層を構成する蛍光体粒子はＰＤＰの放電セル内で発光する紫外線により励起され、各色の可視光を生成している（特許文献１参照）。

上記各色の蛍光体としては、例えば赤色を発光する（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ³⁺、緑色を発光する（Ｂａ、Ｓｒ、Ｍｇ）Ｏ・ａＡｌ₂Ｏ₃：Ｍｎ²⁺、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ²⁺、青色を発光するＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺等が知られている。

特開２００３−１３１５８０号公報

近年、市場での要望に伴いＰＤＰにおけるコストダウンが重要課題となっており、構成要素である蛍光体においても低コストを実現させる必要がある。

蛍光体材料の低コスト化の手段としては、産出量の減少に起因して価格の高騰が続いている希土類金属の使用量を低減することが挙げられる。これは、蛍光体中の高コストな原材料の使用量が低下するため、大きくコストを下げる効果が期待できる。

しかし、希土類金属は蛍光体の発光中心として用いられていることが多く、希土類金属を低減することは蛍光体材料中の発光に関わる原子が減少するため、直接蛍光体の輝度低下、さらにはＰＤＰの発光効率の低下へとつながる。

特に赤色蛍光体（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺においては、同じく希土類金属元素であるＧｄに関しても、添加量を変えることは結晶の組成がずれるため、輝度低下、発光効率の低下につながる。

そこで本発明は、赤色蛍光体（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺において、輝度低下、発光効率低下を抑制し、かつ希土類金属の使用量を低減し、蛍光体材料の低コスト化を目的とする。これによって発光中心賦活量低下に起因した輝度低下を防止し、良好な画像表示が可能なＰＤＰを低コストで提供することを実現する。

上記の目的を達成するため、本発明のＰＤＰは、１色または複数色の放電セルが複数配列されるとともに、前記放電セルに対応する色の蛍光体層が配設され、前記蛍光体層が紫外線により励起されて発光するＰＤＰであって、前記蛍光体層のうちの少なくとも１つの蛍光体層は、組成式が、（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05であって、平均粒径が０．８〜１．３μｍであることを特徴とする。ここで、蛍光体層のうちの少なくとも１つの蛍光体層は、組成式が、（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05であって、比表面積が３．０〜３．５ｍ²／ｇであることが望ましい。

本発明によれば、輝度・発光効率低下を抑制した低コスト蛍光体材料が実現でき、画像表示品質を維持したＰＤＰを安価に提供することが可能となる。

ＰＤＰの電極配列の概略構成を示す平面図ＰＤＰの画像表示領域における概略構成を示す部分断面斜視図

以下、本発明の一実施の形態によるＰＤＰについて図面を用いて詳しく説明する。

図１はＰＤＰの電極配列の概略構成を示す平面図である。ＰＤＰ１００は、前面ガラス基板（図示せず）と、背面ガラス基板１０２と、維持電極１０３と、走査電極１０４と、アドレス電極１０７と、気密シール層１２１とを備える。維持電極１０３と走査電極１０４とはそれぞれＮ本が平行に配置されている。アドレス電極１０７はＭ本が平行に配置されている。維持電極１０３と走査電極１０４とアドレス電極１０７とは３電極構造の電極マトリックスを有しており、走査電極１０４とアドレス電極１０７との交点に放電セルが形成されている。

図２はＰＤＰの画像表示領域における概略構成を示す部分断面斜視図である。ＰＤＰ１００は、前面パネル１３０と背面パネル１４０とで構成されている。前面パネル１３０の前面ガラス基板１０１上には維持電極１０３と走査電極１０４と誘電体ガラス層１０５とＭｇＯ保護層１０６とが形成されている。背面パネル１４０の背面ガラス基板１０２上にはアドレス電極１０７と下地誘電体ガラス層１０８と隔壁１０９と蛍光体層１１０Ｒ、１１０Ｇ、１１０Ｂとが形成されている。

前面パネル１３０と背面パネル１４０とを貼り合わせ、前面パネル１３０と背面パネル１４０との間に形成される放電空間１２２内に放電ガスを封入してＰＤＰ１００が完成する。

次に、ＰＤＰ１００の製造方法を図１と図２を参照しながら説明する。まず、前面パネル１３０の製造方法を説明する。前面ガラス基板１０１上に、各Ｎ本の維持電極１０３と走査電極１０４をストライプ状に形成する。その後維持電極１０３と走査電極１０４を誘電体ガラス層１０５でコートする。さらに誘電体ガラス層１０５の表面にＭｇＯ保護層１０６を形成する。

維持電極１０３と走査電極１０４は、銀を主成分とする電極用の銀ペーストをスクリーン印刷により塗布した後、焼成することによって形成する。誘電体ガラス層１０５は、酸化ビスマス系のガラス材料を含むペーストをスクリーン印刷で塗布した後、焼成して形成する。上記ガラス材料を含むペーストは、例えば、３０重量％の酸化ビスマス（Ｂｉ₂Ｏ₃）と２８重量％の酸化亜鉛（ＺｎＯ）と２３重量％の酸化硼素（Ｂ₂Ｏ₃）と２．４重量％の酸化硅素（ＳｉＯ₂）と２．６重量％の酸化アルミニウムを含む。さらに、１０重量％の酸化カルシウム（ＣａＯ）と４重量％の酸化タングステン（ＷＯ₃）と有機バインダ（α−ターピネオールに１０％のエチルセルロースを溶解したもの）とを混合して形成する。ここで、有機バインダとは樹脂を有機溶媒に溶解したものであり、樹脂としてエチルセルロース以外にアクリル樹脂、有機溶媒としてブチルカービトールなども使用することができる。さらに、こうした有機バインダに分散剤（例えば、グリセルトリオレエート）を混入させてもよい。

誘電体ガラス層１０５は所定の厚み（約４０μｍ）となるように塗布厚みを調整する。ＭｇＯ保護層１０６は酸化マグネシウム（ＭｇＯ）から成るものであり、例えばスパッタリング法やイオンプレーティング法によって所定の厚み（約０．５μｍ）となるように形成する。

次に、背面パネル１４０の製造方法を説明する。背面ガラス基板１０２上に、電極用の銀ペーストをスクリーン印刷し、焼成することによってＭ本のアドレス電極１０７をストライプ状に形成する。アドレス電極１０７の上に酸化ビスマス系のガラス材料を含むペーストをスクリーン印刷法で塗布した後、焼成して下地誘電体ガラス層１０８を形成する。同じく酸化ビスマス系のガラス材料を含むペーストをスクリーン印刷法により所定のピッチで繰り返し塗布した後に焼成して隔壁１０９を形成する。放電空間１２２はこの隔壁１０９によって区画され、放電セルが形成される。隔壁１０９の間隔寸法は４２インチ〜５０インチのフルＨＤテレビやＨＤテレビに合わせて１３０μｍ〜２４０μｍ程度に規定されている。

隣接する２本の隔壁１０９の間の溝に、赤色蛍光体層１１０Ｒ、緑色蛍光体層１１０Ｇ、青色蛍光体層１１０Ｂを形成する。赤色蛍光体層１１０Ｒは、例えば、（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕの赤色蛍光体材料により構成される。青色蛍光体層１１０Ｂは、例えば、ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕの青色蛍光体材料により構成される。緑色蛍光体層１１０Ｇは、例えば、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの緑色蛍光体材料により構成される。

このようにして作製された前面パネル１３０と背面パネル１４０を、前面パネル１３０の走査電極１０４と背面パネル１４０のアドレス電極１０７とが交差するように対向して重ね合わせる。封着用ガラスを周辺部に塗布し、４５０℃程度で１０分〜２０分間焼成する。図１に示すように、気密シール層１２１の形成により、前面パネル１３０と背面パネル１４０とを封着する。そして、一旦、放電空間１２２内を高真空に排気したのち、放電ガス（例えば、ヘリウム−キセノン系、ネオン−キセノン系の不活性ガス）を所定の圧力で封入することによってＰＤＰ１００が完成する。

次に、各色の蛍光体材料の製造方法について説明する。以下の説明においては、蛍光体材料は、固相反応法により製造されたものを用いている。

青色蛍光体材料であるＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕは以下の方法で作製する。炭酸バリウム（ＢａＣＯ₃）と炭酸マグネシウム（ＭｇＣＯ₃）と酸化アルミニウムと酸化ユーロピウム（Ｅｕ₂Ｏ₃）とを蛍光体組成に合うように混合する。混合物を空気中において８００℃〜１２００℃で焼成し、さらに水素と窒素を含む混合ガス雰囲気において１２００℃〜１４００℃で焼成して作製する。

緑色蛍光体材料は以下の方法で作製する。本発明の実施の形態で緑色蛍光体材料として用いているＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎは、粒子表面１０ｎｍ以下におけるＭｎ元素に対するＺｎ元素とＭｎ元素の和との比、すなわち、（Ｍｎ／（Ｚｎ＋Ｍｎ））が０．０５〜０．０８であり、かつＺｎ元素とＭｎ元素の和に対するＳｉ元素との比、すなわち、（（Ｚｎ＋Ｍｎ）／Ｓｉ）が１．９７〜２．０２となる構成をしている。

ここで、Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎの粒子表面１０ｎｍ以下におけるＭｎ／（Ｚｎ＋Ｍｎ）及び（Ｚｎ＋Ｍｎ）／Ｓｉは、ＸＰＳ装置で測定することができる。ＸＰＳとは、Ｘ−ｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙの略で、Ｘ線光電子分光分析と呼ばれ、物質の表面近傍１０ｎｍまでの元素の様子を調べる方法である。Ｍｎ／（Ｚｎ＋Ｍｎ）及び（Ｚｎ＋Ｍｎ）／Ｓｉは、ＸＰＳ装置により、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｎ各々の分析を行い、それらより算出した値である。

次に、本発明の実施形態における赤色蛍光体について説明する。本発明の実施形態における赤色蛍光体は、（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺であるが、これを低コストにしようとする場合、一般的にＥｕ添加濃度を減少させることが挙げられる。しかしながら上述のようにこの従来の方法では輝度が低下するという問題が存在する。

そこで発明者らは種々の検討により、赤色蛍光体材料として（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05とし、平均粒径を０．８〜１．３μｍ、比表面積を３．０〜３．５ｍ²／ｇとして用いた場合、ＰＤＰの輝度低下を防ぐことができることを見出した。これは蛍光体材料の平均粒径を１．３μｍよりも大きくした場合、蛍光体層の蛍光体が密にならず輝度が低下し、また平均粒径を０．８μｍよりも小さくした場合、蛍光体粒子が小さくなりすぎるため、同様に輝度が低下するためと考えられる。

これは比表面積についても同様のことが言え、比表面積を３．５ｍ²／ｇよりも大きくした場合、蛍光体層の蛍光体が密にならず輝度が低下し、また比表面積を３．０ｍ²／ｇよりも小さくした場合、蛍光体粒子が小さくなりすぎるため、同様に輝度が低下する。

本発明の実施形態では、以上の点からコストと輝度の両立を図るため平均粒径と比表面積の定義とした。

これは上述した赤色蛍光体を用いることで側壁の厚い蛍光体層となることに起因すると発明者らは考えている。本発明の実施形態での蛍光体材料を用いることによって、放電セルを直上から見た場合、隔壁に塗布された蛍光体層が多く積載し、隔壁上部付近において蛍光体層が比較的厚くなる。これによって、従来よりも放電セル開口領域に到達する可視光の光路が短くなることで、ＰＤＰの他の構成部位による拡散・吸収の影響が少なくなり、輝度が高くなる。このことにより、希土類金属元素であるＥｕ賦活量を低減させたとしても、輝度・発光効率を維持することができる。

赤色蛍光体材料である（Ｙ，Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05の製造方法は以下のようになる。まず、通常赤色蛍光体材料を製造する条件としては、原料として酸化イットリア物等のイットリア化合物（Ｙ₂Ｏ₃）、酸化ガドリニウム化合物（Ｇｄ₂Ｏ₃）、硼酸（Ｈ₃ＢＯ₃）、酸化ユーロピウム（ＥｕＯ₂）を用意し、これら各原料を上述した組成式に従って、秤量、採取し、乾式によって十分混合する。

引き続いてこの混合物をアルミナ、炭素、あるいは白金からなる「るつぼ」等の耐熱容器内に充填し、６００℃〜８００℃の温度で予備焼成を行う。その後、酸素と窒素を含む混合ガス雰囲気中で１１００℃〜１３００℃の温度で本焼成を行い、得られた焼成物に対し、粉砕、洗浄、乾燥、および篩別処理を施すことで、（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05での蛍光体材料が得られる。本発明では、通常よりも小さい粒子を製造するため原材料には粒径が１μｍ以下である小粒子のものを用い、さらに焼成時間を１〜２時間と短くすることで作製を行った。

以上のように本発明によれば、輝度・発光効率低下を抑制した低コスト蛍光体材料が実現でき、画像表示品質を維持したＰＤＰを安価に提供することが可能となる点で産業上有用である。

１００ＰＤＰ
１０１前面ガラス基板
１０２背面ガラス基板
１０３維持電極
１０４走査電極
１０５誘電体ガラス層
１０６ＭｇＯ保護層
１０７アドレス電極
１０８下地誘電体ガラス層
１０９隔壁
１１０Ｒ蛍光体層（赤色蛍光体層）
１１０Ｇ蛍光体層（緑色蛍光体層）
１１０Ｂ蛍光体層（青色蛍光体層）
１２１気密シール層
１２２放電空間
１３０前面パネル
１４０背面パネル

Claims

１色または複数色の放電セルが複数配列されるとともに、前記放電セルに対応する色の蛍光体層が配設され、前記蛍光体層が紫外線により励起されて発光するプラズマディスプレイパネルであって、前記蛍光体層のうちの少なくとも１つの蛍光体層は、組成式が、（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05であって、平均粒径が０．８〜１．３μｍであることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
前記蛍光体層のうちの少なくとも１つの蛍光体層は、組成式が、（Ｙ、Ｇｄ）_0.95ＢＯ₃：Ｅｕ_0.05であって、比表面積が３．０〜３．５ｍ²／ｇ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。