JP4534563B2 - プラズマディスプレイパネルおよびその製造方法 - Google Patents

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本発明は、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPと呼ぶ)およびその製造方法に関し、特にその放電特性と蛍光体特性を安定させたPDPに関する。
近年、コンピュータやテレビなどの画像表示装置に用いられているカラー表示デバイスにおいて、PDPを用いたプラズマディスプレイ表示装置が、大型で薄型軽量を実現することのできるカラー表示デバイスとして注目されている。
PDPは前面パネル基板と背面パネル基板とを所定の放電空間を設けて封着して構成している。前面パネル基板と背面パネル基板とには、それぞれ電極や誘電体層、あるいは隔壁や蛍光体層などが有機バインダーを含む構造物を焼成して形成されている。PDPの製造工程のうち、特に前面パネル基板と背面パネル基板とを封着する封着工程において、封着材に用いるフリットガラス中に含まれる有機バインダーなどが熱分解した不純物ガスがPDP内に拡散する。不純物ガス成分としては主に水蒸気、炭酸ガス、炭化水素ガスであるが、これらの不純物ガスがPDP内の蛍光体などに吸着し、放電特性の悪化や輝度の低下などの問題を引き起こすことが知られている(例えば特許文献1、非特許文献1など)。そのため、PDP内部の不純物ガスを低減し、放電特性の安定化、経時変化の抑制などの信頼性を向上させることが重要な課題の一つとなっている。
これら不純物ガスを除去するために、PDP内や排気管などにゲッタや吸着剤を設置し、これに不純物ガスを吸着除去させる試みがなされている(例えば特許文献2、特許文献3など)。
また、背面パネル基板の隔壁間には、それぞれ赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層が形成されている。赤色蛍光体層の蛍光体としては(Y,Gd)BO:EuまたはY:Eu、緑色蛍光体としてはZnSiO:Mn、青色蛍光体としてはBaMgAl1017:Euなどが用いられている。これらの蛍光体の中で緑色蛍光体だけは、帯電傾向がマイナスとなるため、放電特性が不安定となるなどの課題がある。そのため、緑色蛍光体表面にフッ化物や酸化物をコーティングして帯電傾向をプラスにする例が開示されている(例えば特許文献4、特許文献5など)。
特開2000−311588号公報 特開2003−281994号公報 特開平11−329246号公報 特開平11−86735号公報 特開2001−236893号公報 FPDテクノロジー大全 (株)電子ジャーナル 2000年10月25日 PP615−618
しかしながら、PDP内部の特定領域にゲッタを設けて不純物ガスを吸着する方法では、放電空間が隔壁によって仕切られているためPDPの全領域にゲッタ効果を作用させることができず、不純物ガスの残存する領域が発生し表示むらの原因になる。さらに、放電中にゲッタが加熱されて不純物ガスが再びPDP内に放出されるなどの課題がある。また排気管内部にゲッタを設けて不純物ガスを除去する方法では、ゲッタに不純物ガス成分が次第に蓄積され、不純物ガスを除去する能力が徐々に低下するという課題がある。
一方、マイナス帯電の緑色蛍光体の帯電傾向を一致させるためには、上記ゲッタの設置とは別に、緑色蛍光体の表面に酸化物やフッ化物をコーティングすることが必要で、製造工程が多くなる上にPDPの構造も複雑となり、製造コストが高く信頼性にも課題があった。
本発明は上記の課題を解決し、簡単な構造でPDP内の不純物ガスを除去するとともに蛍光体の帯電傾向を一致させ、信頼性の高いPDPを提供するものである。
上述したような課題を解決するために、本発明のPDPは、内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を有する放電空間を備えたPDPであって、緑色蛍光体層を構成する蛍光体粒子に、白金族元素を分散添加したプラス帯電性を有する酸化物によって、皮膜を設けることを特徴とする。このとき、赤色蛍光体層および青色蛍光体層には酸化物による皮膜は設けず、緑色蛍光体層のみに前記酸化物による皮膜を設けることが望ましい。このような構成によれば、PDP内の炭化水素系の不純物ガスを白金族元素の触媒作用により特性に影響の少ない水と炭酸ガスに分解して除去することができるとともに、全ての蛍光体の帯電傾向を一致させることができ、放電特性の安定した信頼性の高いPDPを実現できる。
さらに、白金族元素がPt、Pd、Rh、Ir、Os、Ruのうちの一種または二種以上であると好ましく、この構成によれば、より効果的に不純物ガスを分解することができる。さらに、プラス帯電性を有する酸化物がAl 2 3 、ZnO、SiO 2 、MgO、CaAl 2 4 、BaAl 2 4 、MgAl 2 4 、ZnAl 2 3 、Y 2 3 、NiO、MnO 2 、Fe 2 3 、Co 2 3 、Cr 2 3 、ZrO 2 、BaFe 2 4 、La 2 3 、HfO 2 のうちの一種または二種以上であることが望ましく、この構成によれば、より効果的に蛍光体にプラス帯電性を持たせることができる。さらに、緑色蛍光体がZn 2 SiO 4 :Mnであることが望ましく、この構成によれば放電特性の安定した輝度の高いPDPを実現することができる。
上述したような課題を解決するために、本発明のPDPの製造方法は、内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を有する放電空間を備えたPDPの製造方法であって、緑色蛍光体層の形成する工程に用いる粉末は、Zn2SiO4:Mnで表される蛍光体であり、プラス帯電性を有する酸化物の塩化物または硝酸塩の水溶液に、緑色蛍光体の粉末を投入し、400℃〜600℃で焼成する第1の焼成ステップと、白金属元素の塩化物、硝酸塩、有機化合物の水溶液に、前記第1の焼成ステップにて得られた粉末を投入し、400℃〜600℃で焼成する第2の焼成ステップとを有する工程によって、粉末に白金族元素を分散添加したプラス帯電性を有する酸化物によって皮膜を設けたことを特徴とする。
さらに、白金族元素がPt、Pd、Rh、Ir、Os、Ruのうちの一種または二種以上であると好ましく、この構成によれば、より効果的に不純物ガスを分解することができる。さらに、プラス帯電性を有する酸化物がAl 2 3 、ZnO、SiO 2 、MgO、CaAl 2 4 、BaAl 2 4 、MgAl 2 4 、ZnAl 2 3 、Y 2 3 、NiO、MnO 2 、Fe 2 3 、Co 2 3 、Cr 2 3 、ZrO 2 、BaFe 2 4 、La 2 3 、HfO 2 のうちの一種または二種以上であることが望ましく、この構成によれば、より効果的に蛍光体にプラス帯電性を持たせることができる。
さらに、緑色蛍光体がZnSiO:Mnであることが望ましく、この構成によれば放電特性の安定した輝度の高いPDPを実現することができる。
以上のように、本発明によれば、PDP内の炭化水素系の不純物ガスを除去するとともに、全ての蛍光体の帯電傾向を一致させて信頼性の高いPDPを実現できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態)
図1は本発明の実施の形態におけるPDPの構造を示す断面図である。PDP本体10は前面パネル基板20と背面パネル基板30とで構成される。前面パネル基板20は、前面ガラス基板21と、その内表面に形成された互いに平行な複数の表示電極22やそれを覆う誘電体層23などで構成されている。背面パネル基板30は、背面ガラス基板31と、その内表面に形成された互いに平行で表示電極22と直交する複数のアドレス電極32と、それを覆う誘電体層33と、その上に形成された隔壁34と、隔壁34の間に形成された赤色、緑色、青色でそれぞれ発光する蛍光体層35などで構成されている。前面パネル基板20と背面パネル基板30とは、放電空間40を有する状態に対向配置され、フリットガラスなどからなる封着材41によって周囲が封着される。また、背面ガラス基板31には、放電空間40内の気体を排気し、放電ガスとなるネオンやキセノンなどが53kPa〜80kPaの圧力で封入されて封止されている。さらに、蛍光体層35は赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層がそれぞれの隔壁34間に形成されている。また、本実施の形態では、赤色蛍光体として(Y,Gd)BO:EuまたはY:Euを、緑色蛍光体としてZnSiO:Mnを、青色蛍光体としてBaMgAl1017:Euを用いている。
このような構成のPDPにおいて、各電極に電圧を印加することによりガス放電を発生させ、この放電により発生した紫外線で赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層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。
図2は蛍光体層35の構造を模式的に示した詳細断面図である。図2に示すように蛍光体層35は、粒子状の蛍光体35aが数層から数十層積層された構成の皮膜である。
図3は本発明の実施の形態の要部をなす蛍光体35aのうちの、ZnSiO:Mnよりなる緑色蛍光体粒子を拡大表示した断面図である。蛍光体35aの表面はAlまたはZnO、SiO、MgO、CaAl、BaAl、MgAl、ZnAl、Y、NiO、MnO、Fe、Co、Cr、ZrO、BaFe、La、HfOなどのプラス帯電性の酸化物35bで皮膜されている。また、プラス帯電性の酸化物35bにはPt、Pd、Rh、Ir、Os、Ruなどの白金族元素35cが分散添加されている。
前述のように、PDPに用いられる蛍光体として、赤色には(Y,Gd)BO:Euが、青色にはBaMgAl1017:Euが、そして緑色にはZnSiO:Mnが用いられる。このうち赤色の蛍光体である(Y,Gd)BO:Euと青色の蛍光体であるBaMgAl1017:Euはプラス帯電性の特性を持つが、緑色の蛍光体であるZnSiO:Mnはマイナス帯電性の特性を持つ。このように、白金族元素35cが添加されたプラス帯電性の酸化物35bを被膜することにより、緑色蛍光体35aにプラス帯電性を持たせ帯電傾向を一致させることができ、PDPの放電特性を安定化させることができる。このように、緑色の蛍光体のみに、白金族元素を添加したプラス帯電性の酸化物の皮膜を設けることで帯電傾向を一致させることができる。
図1に示すPDP本体10の、走査電極22や誘電体層23、33、隔壁34、蛍光体層35などを形成する際には、通常それぞれの基材と有機バインダーとを混練したものを所定形状に塗布した後に焼成して形成するという工程が行われる。また、前面パネル基板20と背面パネル基板30とを封着する封着工程が行われる。特に、封着工程においては、封着材41に用いるフリットガラス中に含まれる有機バインダーなどが熱分解した不純物ガスや、前述の各構成要素の未焼成有機バインダーが熱分解して発生した不純物ガスがPDP内に拡散する。不純物ガス成分としては、主に水蒸気、炭酸ガス、炭化水素ガスなどであるが、これらの不純物ガスがPDP内の蛍光体層35中の蛍光体などに吸着して、放電特性の悪化や輝度の低下などの問題を引き起こすことが知られている。
これらの不純物ガスの影響を除去するため、一旦PDP内のガスを排気した後、放電ガスを封入するという工程を行うのが一般的である。しかしこの工程を行ってもPDP内にはわずかながら不純物ガスが残ってしまう。不純物ガスのうち、炭化水素ガスについては、水の1/100〜1/1000程度、炭酸ガスの1/10〜1/100程度という低濃度であっても、緑色蛍光体や青色蛍光体の特性劣化を引き起こすことがわかってきた。そのメカニズムは、炭化水素ガスが放電のエネルギーで水素と炭素に分解され、これら水素によって蛍光体層35が還元されて酸素欠陥を生じたり、炭素が蛍光体層35に付着して着色したりすることにより輝度が低下すると考えられる。
本発明の実施の形態によれば、白金族元素35cが添加されたプラス帯電性の酸化物35bの皮膜の触媒作用により、不純物ガスを吸収し、吸収した不純物ガス中の炭化水素ガスであるC系ガス、あるいは、炭化水素が一部酸化したCO系ガスなどを水と炭酸ガスに酸化分解させる触媒効果を有する。ここで、炭化水素ガスが酸化分解されると水と炭酸ガスを発生するが、もともと封着後のPDP内に残存する水や炭酸ガスに較べてわずかであり、分解によってそれらが増加したとしても蛍光体の劣化に与える影響は小さいことがわかっている。このことにより従来はPDP内に設置していたゲッタが不要となる。
また、緑色の蛍光体層は画像表示領域の全領域にわたって形成されているため、緑色蛍光体に形成された触媒作用を有する酸化物35bにより全領域にわたって炭化水素ガスなどの不純物ガスを吸着除去する効果がある。このため従来のように画像表示領域内の一部あるいは外にゲッタ材料を設置した場合に比べて、より均一に不純物ガスを除去することが可能となり、不均一な放電特性の悪化や輝度の低下などを低減することができる。
したがって、本発明の実施の形態によれば、白金族元素35cが添加されたプラス帯電性の酸化物35bの皮膜を緑色蛍光体35aの表面に設けることにより、PDP内の炭化水素系の不純物ガスを、放電特性に影響の少ない水と炭酸ガスに分解して除去し、さらに、各色蛍光体の帯電傾向を一致させて放電特性を安定させることができる、という二つの効果を得ることができる。そのため、PDP全体の輝度や放電特性などの劣化を防止し、信頼性の高いPDPを実現することができる。
次に、白金族元素が添加されたプラス帯電性の酸化物を緑色蛍光体に皮膜する実施例について説明する。
以下の方法で、ZnSiO:Mnからなる緑色の蛍光体に白金族である白金が添加されたプラス帯電性を有する酸化物であるAlを皮膜した。
まず、Zn2SiO4:Mnの粉体を硝酸アルミの水溶液に投入してよく攪拌して乾燥した後、400℃〜600℃で焼成して(第1の焼成ステップ)、Zn2SiO4:Mnの表面にプラス帯電性を有する酸化物であるAl23を皮膜する。次に、この粉体を塩化白金酸の水溶液に投入してよく攪拌して乾燥した後、400℃〜600℃で焼成することで(第2の焼成ステップ)、蛍光体の表面に白金族元素である白金が添加されたAl23を皮膜することができる。
以下の方法で、ZnSiO:Mnからなる緑色の蛍光体に白金族であるPd、Rh、Ru、Ir、Osが添加されたプラス帯電性を有する酸化物であるAlを皮膜した。
まず、Zn2SiO4:Mnの粉末を硝酸アルミの水溶液に投入してよく攪拌して乾燥した後、400℃〜600℃で焼成して(第1の焼成ステップ)、Zn2SiO4:Mnの表面にプラス帯電性を有する酸化物であるAl23を皮膜する。次に、この粉体をPd、Rh、Ru、Ir、Osの塩化物、硝酸塩、有機化合物の水溶液に投入してよく攪拌して乾燥した後、400℃〜600℃で焼成することで(第2の焼成ステップ)、蛍光体の表面に白金族元素であるPd、Rh、Ru、Ir、Osが添加されたAl23を皮膜することができる。
上記実施例1および実施例2ではプラス帯電性を有する酸化物としてAl23を用いた例を示したが、ZnO、SiO2、MgO、CaAl24、BaAl24、MgAl24、ZnAl23、Y23、NiO、MnO2、Fe23、Co23、Cr23、ZrO2、BaFe24、La23、HfO2についてもそれらの塩化物、硝酸塩などの水溶液にZn2SiO4:Mnの粉末を投入してよく攪拌して乾燥した後、400℃〜600℃で焼成することで(第1の焼成ステップ)それぞれの酸化物の皮膜をZn2SiO4:Mnの表面に形成することができる。
このようにして得られた、緑色の蛍光体に白金族元素を添加したプラス帯電性の酸化物で表面を皮膜したPDPについて、5000時間点灯後に赤色、緑色、青色の蛍光体を取り出し、炭化水素の吸着量と、蛍光体の輝度変化率を調べた結果を表1に示す。白金族を添加していないAlを緑色蛍光体に皮膜したものを比較例1、緑色蛍光体にまったく何も皮膜していないものを比較例2として示している。
Figure 0004534563
表1に示すように、本発明の白金族元素を添加したプラス帯電性の酸化物を緑色蛍光体に皮膜した試料では、全てにおいて比較例に比べて、炭化水素ガスの吸着量が少なく、さらに輝度変化率も小さいことがわかる。
特に、蛍光体中の炭化水素の吸着量は比較例の約1/10以下であり、輝度変化率も緑色、青色では比較例の約1/5であり、本発明により特性の安定性が向上することが確認された。
なお、以上の説明では、緑色蛍光体層をZnSiO:Mnの緑色蛍光体単独で形成する例で説明したが、一般式ReBO:Tb(Reは希土類元素:Sc、Y、La、Ce、Gdから選ばれた一種、または複数種の固溶体を表す)で表されるテルビウム付活希土類ほう酸塩緑色蛍光体と混合して使用する場合にも本発明を適用することができる。
本発明のPDPによれば、蛍光体の輝度特性や放電特性を安定させて、信頼性の高いPDPを実現することができるので、大画面表示装置などに有用である。
本発明の実施の形態におけるPDPの構造を示す断面図 同PDPの蛍光体層の構造を模式的に示した詳細断面図 同PDPの緑色蛍光体粒子を拡大表示した断面図
符号の説明
10 PDP本体
20 前面パネル基板
21 前面ガラス基板
22 表示電極
23,33 誘電体層
30 背面パネル基板
31 背面ガラス基板
32 アドレス電極
34 隔壁
35 蛍光体層
35a (緑色)蛍光体
35b 酸化物
35c 白金属元素
40 放電空間
41 封着材

Claims (8)

  1. 内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を有する放電空間を備えたプラズマディスプレイパネルであって、前記緑色蛍光体層を構成する蛍光体粒子に、白金族元素を分散添加したプラス帯電性を有する酸化物によって、皮膜を設けることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
  2. 前記赤色蛍光体層および前記青色蛍光体層には前記酸化物による皮膜は設けず、前記緑色蛍光体層のみに前記酸化物による皮膜を設け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。
  3. 前記白金族元素がPt、Pd、Rh、Ir、Os、Ruのうちの一種または二種以上であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマディスプレイパネル。
  4. 前記プラス帯電性を有する酸化物がAl23、ZnO、SiO2、MgO、CaAl24、BaAl24、MgAl24、ZnAl23、Y23、NiO、MnO2、Fe23、Co23、Cr23、ZrO2、BaFe24、La23、HfO2のうちの一種または二種以上であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
  5. 緑色蛍光体がZn2SiO4:Mnであることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載のプラズマディスプレイパネル。
  6. 内壁の少なくとも一部に赤色蛍光体層、緑色蛍光体層、青色蛍光体層を有する放電空間を備えたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
    前記緑色蛍光体層の形成する工程に用いる粉末は、
    Zn2SiO4:Mnで表される蛍光体であって、
    プラス帯電性を有する酸化物の塩化物または硝酸塩の水溶液に、緑色蛍光体の粉末を投入し、400℃〜600℃で焼成する第1の焼成ステップと、
    白金属元素の塩化物、硝酸塩、有機化合物の水溶液に、前記第1の焼成ステップにて得られた粉末を投入し、400℃〜600℃で焼成する第2の焼成ステップとを有する工程によって、
    前記粉末に、白金族元素を分散添加したプラス帯電性を有する酸化物によって皮膜を設けたことを特徴とするプラズマディスプレイパネルの製造方法。
  7. 前記白金族元素がPt、Pd、Rh、Ir、Os、Ruのうちの一種または二種以上であることを特徴とする請求項6に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
  8. 前記プラス帯電性を有する酸化物がAl23、ZnO、SiO2、MgO、CaAl24、BaAl24、MgAl24、ZnAl23、Y23、NiO、MnO2、Fe23、Co23、Cr23、ZrO2、BaFe24、La23、HfO2のうちの一種または二種以上であることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
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