JP4222198B2

JP4222198B2 - プラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP4222198B2
Application number: JP2003408632A
Authority: JP
Inventors: 智洋奥村; 光央齋藤; 雅史森田; 正治寺内; 純子朝山
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-08
Filing date: 2003-12-08
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2005174574A

Description

本発明は、テレビやコンピュータ等の画像表示に用いられるプラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰという）に関するものである。

例えば３電極構造の面放電型ＰＤＰは、図１０に示すように、表面基板１８上に互いに平行に隣接配置された一対の表示電極Ｘ、Ｙからなる電極対１９と、電極対１９と直交するように背面基板２２上に配列されたアドレス電極Ａとを有する。表面基板１８の背面基板２２側には、誘電体層２０と保護膜２１が設けられる。表示電極Ｘ、Ｙによって面放電セル（表示の主放電セル）が画定され、一方の表示電極Ｙとアドレス電極Ａとによって単位発光領域ＥＵの点灯または非点灯を選択するためのアドレス放電セルが画定される。

蛍光体層は、アドレス電極Ａを含めて背面基板２２の内面を隔壁（リブ）２９に沿って被覆するように設けられ、表示電極Ｘ、Ｙ間の面放電で生じた紫外線によって励起されて発光する。

フルカラー表示を行う場合には、表示画面を構成する各画素（ドット）ＥＧに対して、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のいわゆる３原色の蛍光体層２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂが対応づけられる。通常、各蛍光体層２８Ｒ、２８Ｇ、２８Ｂは、スクリーン印刷法を用いて、粒状の所定発光色の蛍光物質を主成分とする蛍光体ペーストを各色毎に順に塗布して焼成することにより形成される。

従来においては、Ｒの蛍光体層２８Ｒを構成する蛍光物質として、例えば平均粒径が３μｍ程度のＹ₂Ｏ₃：Ｅｕが用いられ、Ｇの蛍光体層２８Ｇを構成する蛍光物質として、例えば平均粒径が３μｍ程度のＢａＯ・Ａｌ₂Ｏ₃：Ｍｎが用いられ、Ｂの蛍光体層２８Ｂを構成する蛍光物質として、例えば平均粒径が５μｍ程度の３（Ｂａ，Ｍｇ）Ｏ・８Ａｌ₂Ｏ₃：Ｅｕが用いられていた。

このようなＰＤＰにおいて、高輝度化を実現し、視認性の向上および色再現性の改善を可能にするため、多数の粒状の蛍光物質からなる蛍光体層を有したＰＤＰの個々の蛍光物質を、それよりも屈折率の小さい透光性物質の薄膜、例えば、二酸化珪素、フッ化マグネシウム、アルミナで被覆されているものがあった。薄膜の形成方法としては、蒸着法、ディップ法、スパッタ法、スプレー法などのマイクロカプセル化手法があった（例えば、特許文献１参照）。

また、発光効率の高いＰＤＰを実現するために、ＰＤＰの中で発生した紫外線が、蛍光粒子の表面で反射することにより失われる量を減少させる方法として、蛍光粒子に効果的な反射防止膜を被覆する方法があり、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法、および溶融誘電体の中に蛍光粒子を懸濁させてサスペンションを形成し、その後、そのようなサスペンションを接着性または非接着性の表面に静かに注ぐ方法があった（例えば、特許文献２参照）。

また、酸化による輝度低下等の劣化が起こり難い耐酸化性蛍光体およびその製造法があり、蛍光体粒子の表面がフッ化マグネシウム層またはフッ化カルシウム層で被覆されているものがあった（例えば、特許文献３参照）。
特開平７−３２０６４５号公報特開平１０−２２８８６８号公報特開２００１−２００２４９号公報

ＰＤＰにおける蛍光体の劣化の原因としては諸説考えられるが、プラズマ中のイオンや電子などの活性粒子が蛍光体表面に衝突することに起因するダメージやプラズマから照射される真空紫外光によるダメージ等により蛍光体結晶が破壊することが考えられる。

上記に示したような従来のＰＤＰでは、プラズマ中のイオンや電子などの活性粒子が蛍光体表面に衝突することに起因するダメージについては、被覆層によって防止することが可能である。しかし、プラズマから照射される真空紫外光によるダメージについては、蛍光体が蛍光を発するためには、真空紫外光の照射が必要不可欠であり、被覆層は必然的に紫外線透過材料で構成せざるを得ないため、プラズマから照射される真空紫外光によるダメージを防止することは困難であり、輝度劣化が発生していた。

本発明は、上記従来の問題点に鑑み、輝度が高く波長シフトや輝度劣化が少ないプラズマディスプレイパネルを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、基板と、前記基板上に配された蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子を覆うように設けられた紫外線透過部とを備え、前記蛍光体粒子は、振動を与えられることによりそれぞれが自由に移動することにより、蛍光体層の表面に位置する蛍光体粒子に対するプラズマ中のイオンや電子などの活性粒子が蛍光体表面に衝突することに起因するダメージやプラズマから照射される真空紫外光によるダメージを大幅に低減することが可能となり、輝度が高く波長シフトや輝度劣化が少ないプラズマディスプレイパネルを実現することが可能である。

本発明によれば、蛍光体層の表面に位置する蛍光体粒子に対するプラズマ中のイオンや電子などの活性粒子が蛍光体表面に衝突することに起因するダメージやプラズマから照射される真空紫外光によるダメージを大幅に低減することが可能となり、輝度が高く波長シフトや輝度劣化が少ないプラズマディスプレイパネルを提供することが可能となる。

本発明の実施の形態について、図１から図７を用いて説明する。

まず、本発明の第一の実施の形態について、図１から図３を参照して説明する。

図１は、本発明の第一の実施の形態におけるＰＤＰの背面板の構造を示す断面図である。背面基板１上にアドレス電極２が設けられ、その上を誘電体層３が覆っている。誘電体層３の上に隔壁（リブ）４が設けられ、隔壁４間に蛍光体粒子５が設けられている。蛍光体粒子５は紫外線透過材料であるフッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）でできている紫外線透過板６によって封じ込められており、背面基板１から誘電体層３までを基板とみなすと、基板と隔壁４と紫外線透過板６で囲まれた空間に蛍光体粒子５が設けられ、基板と隔壁４と紫外線透過板６で囲まれた空間内で蛍光体粒子５は、外部から与えられる振動等により自由に移動することが可能である。

図１において、紫外線透過板６は平板であるが、これに限られるものではなく、図２で示すように、隔壁４の形状に沿った凹形の形状を成し、蛍光体粒子５が隔壁４の頂部近傍にまで詰まっている構造となっていてもよい。

次に、このようなＰＤＰの背面板を製造する方法について、図３を用いて説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、背面基板１上にアドレス電極２を形成し、背面基板１上とアドレス電極２上に誘電体層３を形成する。次いで、誘電体層３上に隔壁４を形成する。

次に、図３（ｂ）に示すように、マスク７で特定の画素（例えば、青色を発光させる部分）となる部分以外を覆い、特定の画素となる部分に蛍光体粒子５を矢印のように入れる。この工程を青色、緑色、赤色を発光させる部分それぞれについて繰り返して行い、隔壁４間に蛍光体粒子５を配置する。

次に、図３（ｃ）に示すように、突起８の先端に樹脂層１０を介して紫外線透過板６が形成された平板９を基板に押し当てる。突起８の幅は、隔壁４間の底部の幅よりも広く、隔壁４間の頂部の幅よりも狭くしておく。平板９を基板に押し当てる前に、紫外線透過板６の側面に接着剤を塗布しておくことで、紫外線透過板６の側面と隔壁４が接着される。隔壁４の側面に接着剤を塗布しておいてもよい。この状態で、基板と隔壁４と紫外線透過板６で囲まれた空間に蛍光体粒子５が閉じ込められる。突起８の先端に樹脂層１０を介して紫外線透過板６が形成された平板９は、隔壁４を形成するのと同様の工程によって突起８を平板９に形成した後、リフトオフ法などを用いて樹脂層１０と紫外線透過板６を突起８の頂部に形成することによって得られる。このとき、樹脂層１０は塗布法、紫外線透過板６は蒸着法またはスパッタリング法などによって形成する。接着時の密着性を高めるためには、紫外線透過板６の側面が斜めになっていることが望ましく、突起８の頂部に紫外線透過板６を形成した後、サンドブラストやスパッタリングなどの方法を用いて、側面を斜めにエッチングすればよい。また、樹脂層１０は加熱によって容易に溶解または揮発する材料から成る。

ここでは、突起８の形状を矩形形状で説明したが、突起８の先端に近づくにつれて幅が狭くなっている凸形状としてもよく、凸形状とすることにより、図２で示すような紫外線透過板６を形成することが可能となる。

次に、図３（ｄ）に示すように、加熱して樹脂層１０を溶解または揮発させ、突起８と紫外線透過板６を分離し、平板９を基板から引き離すと、図１に示すような構造の基板を得られる。

上記手順によって得られた背面板と、従来構造と同様の表面板とを重ね合わせることにより、ＰＤＰを製造する。

次に、本発明の第二の実施の形態について、図４から図５を参照して説明する。

図４は、本発明の第二の実施の形態におけるＰＤＰの背面板の構造を示す断面図である。第二の実施の形態において、第一の実施の形態と異なるところは、基板と隔壁４と紫外線透過板６で囲まれた空間が、全て紫外線透過材料で囲まれたカプセル１２となっている点である。

次に、このようなＰＤＰの背面板を製造する方法について、図５を用いて説明する。

まず、図５（ａ）に示すように、背面基板の形状と等しい型１３に紫外線透過材料１４を入れる。

次に、図５（ｂ）に示すように、型１３を加熱して紫外線透過材料１４を溶解させつつ、送風管１５を紫外線透過材料１４に差し込み、送風管１５より紫外線透過材料１４に空気を送り込む。

次に、図５（ｃ）に示すように、紫外線透過材料１４内部に空隙１６が形成され、型１３の温度を低下させることにより、カプセル１２の形成する。

次に、図５（ｄ）に示すように、カプセル１２を型から取り外し、蛍光体粒子５を空隙１６内に充填する。

次に、図５（ｅ）のように、カプセル１２に蓋１７を被せることにより、蛍光体粒子５が封入されたカプセル１２を製造する。なお、蓋１７の材質も、紫外線透過材料であることが好ましい。また、蓋１７がカプセル１２の外周上に凸形状となっていてもよい。カプセル１２は、青色、緑色、赤色に対応するものをそれぞれ作成し、カプセル１２を隔壁４間の所定の位置に配置していくことで、図４に示すような構造の基板を得られる。カプセル１２は、隔壁４間の所定の位置に接着することが好ましい。

次に、本発明の第三の実施の形態について、図６から図７を参照して説明する。

図６は、本発明の第三の実施の形態におけるＰＤＰの背面板の構造を示す断面図である。第三の実施の形態においては、誘電体層３と隔壁４の間に凸部１１と紫外線透過板６が設けられ、誘電体層３と凸部１１と紫外線透過板６とで囲まれた空間に蛍光体粒子５が
封入されている。

次に、このようなＰＤＰの背面板を製造する方法について、図７を用いて説明する。

まず、図７（ａ）に示すように、背面基板１上にアドレス電極２を形成し、背面基板１上とアドレス電極２上に誘電体層３を形成する。次いで、誘電体層３上に凸部１１を形成する。

次に、図７（ｂ）に示すように、マスク７で特定の画素（例えば、青色を発光させる部分）となる部分以外を覆い、特定の画素となる部分に蛍光体粒子５を矢印のように入れる。この工程を青色、緑色、赤色を発光させる部分それぞれについて繰り返して行い、凸部１１間（基板の凹部）に蛍光体粒子５を配置する。

次に、図７（ｃ）に示すように、紫外線透過板６を凸部１１の頂部に接着する。この状態で、誘電体層３と凸部１１と紫外線透過板６とで囲まれた空間に蛍光体粒子５が閉じ込められる。

次に、図７（ｄ）に示すように、隔壁４を紫外線透過板６上に形成し、図６に示すような構造の基板を得られる。

次に本発明の第四の実施の形態について、図８を参照して説明する。

図８は、本発明の第四の実施の形態におけるＰＤＰの背面板および前面板の一部の構造を示す断面図である。第四の実施の形態においては、誘電体層３上に紫外線透過部３１が設けられ、誘電体層３と紫外線透過部３１とで囲まれた空間に蛍光体粒子５が封入されている。また、誘電体層３と紫外線透過部３１と保護膜２１とで囲まれた空間３２がプラズマ発生空間として形成されている。

次に、このようなＰＤＰの背面板を製造する方法について説明する。

まず、誘電体層３上でアドレス電極２とほぼ平行に半円筒形状の紫外線透過部３１を接着する。ここで、紫外線透過部３１は半円筒形状としたが、コの字型形状としてもよい。

次に、誘電体層３と紫外線透過部３１とで囲まれた空間に蛍光体粒子５を封入する。

次に本発明の第五の実施の形態について、図９を参照して説明する。

図９は、本発明の第五の実施の形態におけるＰＤＰの背面板および前面板の一部の構造を示す断面図である。第五の実施の形態においては、蛍光体粒子５が紫外線透過材料で囲まれた空間に封入されているカプセル１２を誘電体層３上に設けられている。また、誘電体層３とカプセル１２と保護膜２１とで囲まれた空間３２がプラズマ発生空間として形成されている。

まず、第二の実施の形態と同様の方法により、蛍光体粒子５を内部に閉じこめたカプセル１２を形成する。

次に、カプセル１２を誘電体層３上の所定の位置に配置する。カプセル１２は、誘電体層３上の所定の位置に接着することが好ましい。

ここで、第四および第五の実施の形態におけるＰＤＰでは、従来のＰＤＰとは異なり、隔壁４が存在しない。高精細が要求されない超大型サイズ、例えば６０インチ以上のＰＤＰにおいては、隣りあう発光セルのピッチが例えば８００μｍ以上と広く、隔壁４を用いなくても各セルの放電を分離することが可能である。

また、第一から第五の実施の形態におけるＰＤＰに、圧電素子や微小モータ等の振動機構を設け、パネル動作を所定時間行うごとに、振動機構を動作させてパネルを振動させるよう構成してもよい。パネルが振動することにより、蛍光体粒子５が空間内で撹拌されるため、プラズマからの紫外線照射によってわずかに輝度劣化が発生している粒子が紫外線透過板６から離れ、輝度劣化が発生していない粒子が表面側にくることになり、パネルとしての輝度が劣化を低減することが可能となる。背面板の厚さ方向の蛍光体粒子の数は、概ね２０から５００程度であるから、輝度劣化の進行速度は１／２０から１／５００程度まで低減される。

振動機構の振動周波数は１Ｈｚ以上でかつ２０Ｈｚ以下であるか、または２０ｋＨｚ以上であることが好ましい。振動周波数が１Ｈｚ未満であれば撹拌効果が小さくなり、振動周波数が２０Ｈｚより大きくかつ２０ｋＨｚ未満であれば振動音が人の可聴域に入るため、不快感をもよおす恐れがある。

また、振動機構の振動振幅は３μｍ以上でかつ１００μｍ未満でることが好ましい。振動振幅が３μｍ未満であれば撹拌効果が小さくなる。これは、蛍光体粒子が３μｍ程度の大きさのものを含んでいるからである。また、振動振幅が１００μｍより大きいと、パネル点灯時の画面にちらつきが発生する。あるいは、振動に要するエネルギーが増加する割には、撹拌効果がさほど高まらないため、電力の無駄が発生する。

以上のように本発明の実施の形態によれば、蛍光体粒子に対するプラズマ中のイオンや電子などの活性粒子が蛍光体表面に衝突することに起因するダメージやプラズマから照射される真空紫外光によるダメージを大幅に低減することが可能となり、輝度が高く波長シフトや輝度劣化が少ないプラズマディスプレイパネルを提供することが可能となる。

また、本発明の実施形態においては、隔壁が直線状であるものについて説明したが、格子状の隔壁構造のものにも適用可能であることはいうまでもない。

また、紫外線透過材料としてフッ化マグネシウムを用いる場合について述べたが、マグネシウム、カルシウム、バリウムまたはリチウムのフッ化物を用いることが可能であり、これらの材料は、真空紫外光に対する透過率が高いという利点がある。

本発明は、蛍光体粒子に対するプラズマ中のイオンや電子などの活性粒子が蛍光体表面に衝突することに起因するダメージやプラズマから照射される真空紫外光によるダメージを大幅に低減することを可能とするので、プラズマディスプレイパネルのみならず、放電（プラズマ）と蛍光体の相互作用を有するデバイス、例えば蛍光管などにも適用できる。

本発明の第一の実施の形態における背面板の構造の一例を示す断面図本発明の第一の実施の形態における背面板の構造の他の例を示す断面図本発明の第一の実施の形態における背面板の製造工程を示す図本発明の第二の実施の形態における背面板の構造の一例を示す断面図本発明の第二の実施の形態における背面板の製造工程を示す図本発明の第三の実施の形態における背面板の構造の一例を示す断面図本発明の第三の実施の形態における背面板の製造工程を示す図本発明の第四の実施の形態における背面板の構造の一例を示す断面図本発明の第五の実施の形態における背面板の構造の一例を示す断面図従来例のＰＤＰの構造を示す斜視図

符号の説明

１背面基板
２アドレス電極
３誘電体層
４隔壁（リブ）
５蛍光体粒子
６紫外線透過板

Claims

基板と、前記基板上に配された蛍光体粒子と、前記蛍光体粒子を覆うように設けられた紫外線透過部とを備え、前記蛍光体粒子は、振動を与えられることによりそれぞれが自由に移動することを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
紫外線透過部が、マグネシウム、カルシウム、バリウム、リチウムのいずれかのフッ化物であることを特徴とする請求項１記載のプラズマディスプレイパネル。
蛍光体粒子に与えられる振動の振動周波数が１Ｈｚ以上でかつ２０Ｈｚ以下であるか、または２０ｋＨｚ以上であることを特徴とする請求項１または２記載のプラズマディスプレイパネル。