(57)【要約】【課題】ＰＤＰの製造装置において、真空排気後放電ガスを封入する際、放電ガス中の不純物成分がパネル内に混入されてしまうため、パネルの放電特性にバラツキが生じてしまう。【解決手段】ボンベ２８からＮｅおよびＸｅガスを主体とした放電ガスをパネル１に導入する。放電ガスの導入経路において、放電ガスを純化するための冷却トラップ４３を設けて、放電ガスのXeガス濃度を変えることなく、放電ガス中の不純物ガス成分の水や二酸化炭素の混入を防止する。このシステムによって、放電ガス中の水分を０．１ｐｐｍあるいは、10ｐｐｂ以下に抑えることが出来る。本発明によれば、不純物成分の影響が出ないため、パネル放電特性のバラツキを減少させ、放電効率の良いＰＤＰおよびＰＤＰ製造装置を実現できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルであって、
前記放電ガス中のＸｅの割合は２０％以下であり、前記放電ガス中の水分量は０．１ｐｐｍ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。
【請求項２】
前記放電ガス中の水分量は10ｐｐｂ以下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。
【請求項３】
前記放電ガス中のＸｅの割合は１５％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【請求項４】
対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記前面基板と前記背面基板をシールして内部を真空にした後、前記放電ガスを導入し、
前記放電ガスは、不純物混入を防止するための冷却トラップを経由して前記プラズマディスプレイ内に導入される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。
【請求項５】
前記冷却トラップは、−１００℃乃至−１２０℃であることを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項６】
前記冷却トラップは、エタノール溶媒の凝固点を利用した冷媒を用いることを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項７】
冷却トラップ方式は、温度制御できる冷凍機を用いることを特徴とする請求項４に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項８】
対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記前面基板と前記背面基板をシールして内部を真空にした後、前記放電ガスを導入し、
前記放電ガスは、不純物混入を防止するためのフィルターもしくはガス精製機を経由して前記プラズマディスプレイパネル内に導入される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。
【請求項９】
対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、
前記前面基板と前記背面基板をシールして内部を真空にした後、水素ガスを含むパージガスを、不純物混入を防止するための冷却トラップを経由して前記プラズマディスプレイ内に導入し、その後前記パージガスを排気し、
その後、前記放電ガスを、不純物混入を防止するための冷却トラップを経由して前記プラズマディスプレイ内導入することを特徴とするプラズマディスプレイの製造方法。
【請求項１０】
前記水素ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップの温度および、前記放電ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップの温度は−１００℃乃至−１２０℃であることを特徴とする請求項９に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【請求項１１】
前記水素ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップおよび、前記放電ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップは、エタノール溶媒の凝固点を利用した冷媒を用いることを特徴とする請求項９に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマディスプレイパネル（Ｐｌａｓｍａ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｐａｎｅｌ：以下、プラズマパネルまたはＰＤＰとも称する）分野において、PDPの製造方法およびその方法を用いたPDPやPDP製造装置で、放電ガスを封入する際、不純物成分の封入を防止し、PDP内部を汚染させない技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大型かつ厚みの薄いカラー表示装置として、プラズマディスプレイ装置が期待されている。特に、表示放電を同一基板上に設けられた電極間で発生させ、且つ交流駆動される、交流（ＡＣ）面内放電型ＰＤＰは、構造の単純さと高信頼性のため、もっとも実用化の進んでいる方式である。
【０００３】
一般にＰＤＰは維持放電をさせる電極、誘電体や保護膜を形成した前面ガラス板とアドレス電極、蛍光体や隔壁等を形成した背面ガラス板の２枚のガラス基板からなり、その両基板は周辺を封着部材でシールしてパネルを組立てたあと、プラズマを生成するためのガス（放電ガス）を背面ガラス板側に接合したガラス排気管（Ｐ管とも呼ぶ）を介して封入し、そのガラス管を加熱し封止することにより製作される。上記前面、背面ガラス板の封着および封止において上記放電ガスの気密性が保持される必要がある。
【０００４】
このような、プラズマディスプレイが記載されたものとして「特許文献１」がある。
【０００５】
【特許文献１】特開2006-207013号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
交流型３電極面放電方式では、面内で維持放電、対向側でアドレス放電をするため、高速高効率化を図るには放電の種火となる電子がいつも供給できるようにする必要がある。図２に保護膜、すなわち、酸化マグネシウム（MgO）のエネルギーバンド構造を示す。維持放電中に発生した紫外線等により、酸素欠陥から形成されるFセンター、F＋センターから励起された電子は価電子帯下の電子（ｅ−）トラップ準位（e-traps）に捕獲される。
【０００７】
Fセンターにプロトンが捕獲されると電子（ｅ−）トラップ準位を形成すると考えられている。トラップされた電子は、伝導帯へ熱励起される。熱励起された電子はエネルギーギャップ間の各準位に遷移するが、一部の電子はトンネル効果により、0.85eVの電子親和力エネルギーχを突き抜けて放電セルへ放出される。また、マグネシウム欠陥にプロトンが捕獲され生成したVOHと再結合する。この時の放出エネルギーによるオージェ過程から捕獲された電子を放電空間へ放出し、放電の種火となる。
【０００８】
放電の種火となる電子が不足すると、アドレス放電が失敗する確率が増え、表示画像のチラツキとして観測されてしまう。一般の高純度の放電ガスボンベ中の水分濃度は0.5ｐｐｍのレベルにあり、この水分量で、放電ガスをパネル内へ導入する際、MgO中のFセンター、F＋センターに水等の不純物が吸着され、このセンターからの電子の供給が少なくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、放電ガス中の水や二酸化炭素等の不純物ガス成分によりFセンターやF＋センター等のMgO表面の欠陥サイトが不活性になることを防止するために、放電ガス中の水、二酸化炭素等の不純物ガス成分濃度を減少させる。放電ガス成分の主成分であるXe濃度を変化させないように、温度制御された冷却トラップによる不純物ガス成分混入低減機能を有する放電ガス純化システムを用いて、放電の種火となる電子供給源を有効的に形成する。水素添加パージガスにより、FセンターやF＋センター等のMgO表面の欠陥サイトへ外部から強制的にプロトンを供給することにより電子（ｅ−）トラップサイトの準位密度を増大させ、放電遅延の改善を行う。具体的な手段は次のとおりである。
【００１０】
（１）対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルであって、前記放電ガス中のＸｅの割合は２０％以下であり、前記放電ガス中の水分量は０．１ｐｐｍ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。
【００１１】
（２）前記放電ガス中の水分量は10ｐｐｂ以下であることを特徴とする（１）に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００１２】
（３）前記放電ガス中のＸｅの割合は１５％以下であることを特徴とする（１）または２に記載のプラズマディスプレイパネル。
【００１３】
（４）対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記前面基板と前記背面基板をシールして内部を真空にした後、前記放電ガスを導入し、前記放電ガスは、不純物混入を防止するための冷却トラップを経由して前記プラズマディスプレイ内に導入される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。
【００１４】
（５）前記冷却トラップは、−１００℃乃至−１２０℃であることを特徴とする（４）に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【００１５】
（６）前記冷却トラップは、エタノール溶媒の凝固点を利用した冷媒を用いることを特徴とする（４）に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【００１６】
（７）冷却トラップ方式は、温度制御できる冷凍機を用いることを特徴とする（４）に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【００１７】
（８）対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記前面基板と前記背面基板をシールして内部を真空にした後、前記放電ガスを導入し、前記放電ガスは、不純物混入を防止するためのフィルターもしくはガス精製器を経由して前記プラズマディスプレイパネル内に導入される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。
【００１８】
（９）対向配置された前面基板と背面基板の間にNeおよびXeを含む放電ガスが封入されたプラズマディスプレイパネルの製造方法であって、前記前面基板と前記背面基板をシールして内部を真空にした後、水素ガスを含むパージガスを、不純物混入を防止するための冷却トラップを経由して前記プラズマディスプレイ内に導入し、その後前記パージガスを排気し、その後、前記放電ガスを、不純物混入を防止するための冷却トラップを経由して前記プラズマディスプレイ内導入することを特徴とするプラズマディスプレイの製造方法。
【００１９】
（１０）前記水素ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップの温度および、前記放電ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップの温度は−１００℃乃至−１２０℃であることを特徴とする（９）に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【００２０】
（１１）前記水素ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップおよび、前記放電ガスが経由する前記不純物混入を防止するための冷却トラップは、エタノール溶媒の凝固点を利用した冷媒を用いることを特徴とする（９）に記載のプラズマディスプレイパネルの製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、放電ガス導入時に発生するMgO膜上の汚染層の形成を少なくし、放電の種火となる電子供給源をより多く形成し、表示画像のチラツキを抑え、かつ、パネル封着後におこなう、エージング工程の時間を短縮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
まず、図３を用いて、プラズマディスプレイパネルの一般的な製造方法について説明する。図３に前面、背面ガラス板の封着および封止を行うPDP製造装置の構成図を示す。図３では一例として３枚のパネルを同時に製作できる装置を示している。同時に作製できる枚数は設備を追加することで何枚でも可能である。上述したように前面ガラス板と背面ガラス板および封着部材やP管を組立てたパネル１〜３を図３に示すようにベーキング炉７内に設置する。パネル１〜３は、それぞれ排気ヘッド４〜６、バルブ１１〜１３、マニホールド１４を介して、各ポンプの操作バルブ１７〜２１により真空排気できるようになっている。
【００２３】
真空排気は高真空排気用のターボ分子ポンプ２２と荒引き排気用のメカニカルポンプ２３の組み合わせで可能である。パネルはベーキング炉７内で、封着部材が融解する温度４００℃以上に加熱することにより、ガラス板と背面ガラス板およびP管がシールされ、真空気密が可能な容器として封着される。封着後、上述の排気用のターボ分子ポンプ２２、メカニカルポンプ２３で真空排気され、かつ、約３５０℃以上の温度に加熱してパネル内に付着している不純物（水や一酸化炭素、窒素、アルゴン、二酸化炭素、シール材に含まれる有機物質などの蒸発性の物質）を蒸発させて、パネル内を真空排気する。数時間蒸発させた後パネルの加熱を停止し冷却しながら真空排気を行い、室温付近になったら排気を停止し、放電ガス（ネオン、キセノン、ヘリウム、アルゴンなどの希ガス混合ガス）をパネル内へ封入する。
【００２４】
放電ガス封入は所望の放電ガスをボンベ２８、３３から圧力調整器２７、３２を介して圧力を調整し、フィルター２６、３１やニードルバルブ２５、３０、ストップバルブ８〜１０、２５、２９を通して、各パネル内へガス圧を制御しながら放電ガス封入が行われる。封入ガス圧は５０〜１００ｋＰａの範囲である。放電ガスのガス圧や真空排気中の真空度は真空計１５を用いて計測し、各バルブを制御している。放電ガス中や真空排気中における極微量の不純物ガス成分分析は、半導体分野で用いられているガスクロマトグラフィーや大気圧イオン質量分析計等を使用したｐｐｂレベルでの高精度放電ガス成分分析装置１６を用いて行うことができる。
【００２５】
以下に本発明の実施例を示す。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明の冷却トラップを用いた不純物ガス成分混入低減機能を有する放電ガス純化システム３４を具備したＰＤＰ製造装置の構造図である。冷却トラップ３４は溶媒式、冷凍機式、電子冷却式を用いており、室温から−１２０℃までの温度を制御し、所望の不純物ガスがパネル内へ導入されることを防げる。
【００２７】
冷却温度は−１２０℃以下にすると、放電ガス中のキセノンガスをトラップしてしまうので、Xeを１４％以上とする場合は、−１２０℃以上で使用する。また、−８０℃以上では一般に市販されている高純度ボンベガス内の不純物ガス成分は除去できないので、冷却トラップの温度制御範囲は−１２０℃以上−８０℃以下が適切である。なお、−８０℃では、不純物ガス成分は十分に除去できないので、好ましくは、冷却トラップの温度は−１００℃以下とするのが良い。
【００２８】
また、−１２０℃でも放電ガス中のキセノンガス分圧が１０kPaを越えるとトラップされて、放電ガス中の成分比が変わる可能性があるので、パネル内の放電ガス成分比は導入後、高精度放電ガス成分分析装置１６を用いて計測し、成分比に変動がないか確認する。キセノンガス分圧が１０kPaの場合のキセノンガスの割合は約１５％に相当する。したがって、不純物成分をさらに下げたい場合は、キセノンガスの割合を１５％以下とすることになる。
【００２９】
冷凍機は一般に極低温用冷凍機を用いて、液体窒素温度（−１９６℃）付近まで冷やすことが出来る。冷凍機としては、クライオポンプに使われているＧＭ冷凍機、スターリング冷凍機、パルスチューブ冷凍機等がある。これらの冷凍機とヒータを組み合わせた制御系を用いて、所望の−１２０℃前後に冷やすことが出来る。
【００３０】
本実施例では冷却トラップ３４を用いたが、水分や二酸化炭素等の不純物ガスを除去できるフィルターまたはガス精製器を冷却トラップ３４の代替として使用しても同じ効果が得られた。フィルターあるいはガス精製器は半導体ラインで使用されているいわゆるガスピュリファイヤーを用いることが出来る。ガスピュリファイヤーは、水分、二酸化炭素、酸素、水素等を１ｐｐｂ以下の精度まで、除去することが出来る。ガスピュリファイヤーの取り付けは、ガスラインに挟むだけで良いので、工程管理の面からは容易である。しかし、ガスピュリファイヤーは高価なので、量産時のおいてのコスト／パフォーマンスを考慮する必要がある。
【００３１】
管経路と放電ガス導入配管経路を結合する配管を用いても冷却トラップの効果は確認できた。また、真空排気中に冷却トラップを使用することにより、不純物除去の排気効率向上を行うことができる。その場合、ベーキング炉７外の配管内壁への不純物成分の付着する量が増加するので、使用頻度に応じて配管をベーキング処理して、配管内の清浄化を行うことが必要になる。
【００３２】
本発明で製作したプラズマディスプレイが所定の構成を有しているか否かは、プラズマディスプレイパネル内の不純物成分濃度は半導体分野で用いられているガスクロマトグラフィーや大気圧イオン質量分析計等を使用したｐｐｂレベルでの高精度不純物ガス成分分析装置で調べることにより、判定することが出来る。従来技術で製作したパネルは放電ガスボンベ中の０．５ｐｐｍレベルの水が混入しているため、製作したパネル内には０．５ｐｐｍより多い、水が混入している。本発明によれば、冷却とラップを−１００℃以下とすることによって、パネル内の水の濃度は０．１ｐｐｍ以下に抑えることが出来る。プラズマディスプレイの放電ガス中の水分量も高精度不純物ガス成分分析装置で分析するが可能である。
【実施例２】
【００３３】
図４は、エタノール溶媒を用いた冷却トラップによる放電ガス純化システムを簡略化して示した構成図である。エタノール溶媒はデュア瓶に入れて、液体窒素を少しづつ注入しながら冷却する。−１１４．５℃の凝固点の温度付近になると、エタノール溶媒は粘性が出てきて、凝固点の温度付近では一定温度となる。
【００３４】
エタノール溶媒を冷却完了後、約３ｍｍのステンレスパイプをコイル状に巻いた冷却トラップを用いて放電ガスをパネル内に導入し、排気管（P管）を封止してパネルを取り出す。ボンベガスとしては、Xe分圧が５〜３０％のものを使用し、パネル内に５０〜８０kPaの放電ガスを封入しパネルの排気管をチップオフし、パネルを取り出す。ここで封入する試作したパネルは、維持放電電極にサステイン電圧を印加しエージングを１０時間以上行う。エージング完了後、パネルの放電特性を計測する。
【００３５】
ステンレスパイプをコイル状に巻いた冷却トラップは長ければ長い程、トラップ内の表面積が大きくなり、トラップできる効率が上がるが、数回巻いた程度でも十分放電遅延改善したパネルを製作することができた。エタノール溶媒の不純物量、あるいは、他の溶媒を混合することにより、凝固点の温度を変化させることができる。飽和蒸気圧曲線を見ると、Xeガスの場合、−１１４．５℃では１３kPa程度までは、冷却トラップにトラップされないことを確認しており、６７kPa圧の放電ガス中だと２０％Xeに相当する。２０％Xe以上の放電ガスを用いる場合は、冷却温度をXe濃度に比例して上昇させる必要がある。
【００３６】
トラップ温度を制御する場合は、実施例１で示したように冷凍機式、電子冷却式を用いるとより温度制御が精密に行える。放電ガスは冷却トラップで一時的に冷却されるが、冷却トラップからパネルまでの配管は通常１ｍ以上と長いため、パネル内に放電ガスが導入される時はほぼ室温に戻っているので、放電ガスのパネル内圧力に誤差を生じることはない。ただし、冷却トラップからパネルまでの配管が短い場合は、パネル内に放電ガスを導入するまでにパイプ内壁の温度をモニターして、室温近くの放電ガスが封入しているかどうか検出する機構を設けるとより制度の高い放電ガスの純化が行うことが可能となる。
【実施例３】
【００３７】
図５にパネル内に放電ガスを導入する前に、水素ガスを含んだ希ガスにてパネル内をパージするプラズマディスプレイの製造方法における、パネルの封着排気温度プロファイルと水素ガス添加パージガスプロセスのタイミングを示す概略図である。パージガスとしては本実施例では、１％水素と９９％ネオンの混合ガスを用いた。封着排気の温度プロファイルは、図５に示すように、PDPの前面板と背面板、および排気管をクリップで挟んで組み立てた後、排気装置に設置し、加熱する。加熱の上昇下降レートは５℃／分である。２段のステップを介し、４５０℃まで加熱し、４５０℃を２０分間キープすることにより前面板と背面板、および、排気管の間に設けたシールフリットガラスを溶融して封着する。封着する圧力は、クリップの圧力で調整する。
【００３８】
封着後、設定温度を４００℃まで冷却し、４００℃になって３分後にパネル内を真空排気する。４００℃の設定温度を３時間キープしながら、真空排気を行う。４００℃、３時間キープのあとは、パネルは冷却する。水素添加ガスパージは、高温時から導入する場合と、低温時から導入する場合の両方を実施した。放電の高速応答性は、放電ガスを純化した効果に加えて、両者の場合とも改善したが、高温時の方が低温時の場合より、より多く改善した。
【００３９】
高温時の場合は、４００℃３時間キープしている時間の２時間５０分後から排気を停止し、水素添加パージガスを６７kPa導入し、そのまま、パージガスを充填した状態で室温付近まで冷却した。パネル温度が５０℃以下まで冷却後、そのパージガスを真空排気し、パネル内の真空度が１E-4Pa以下まで真空排気後に、放電ガスを冷却トラップで純化しながら、６７kPaの圧力まで封入し、その後、排気管をチップオフした。
【００４０】
低温の場合は、水素添加パージガスをパネル温度が５０℃以下になってから１０分間導入し、その後、真空排気して、高温時と同じように放電ガスを純化して封入し、チップオフした。高温時、低温時の両方の場合で、水素添加パージガスを導入する場合は、冷却トラップを経由してパネル内へ封入しているので、パージガスも純化されている。純化の程度は、飽和蒸気圧曲線から計算すると、ボンベガスの中に０．５ｐｐｍ程度の水が含まれているが、この水が１ｐｐｂレベルまで除去されている。
【００４１】
図６に放電ガスを高性能化（放電ガスの純化と高温水素添加ガスパージの両方を実施した場合）した場合と、しない場合で、５インチサイズの小型試作パネルを製作し、放電遅延の遅れ量を維持放電からアドレス放電までの間の休止時間をパラメーターとして測定した結果を示す。図６において、白の菱形、および三角は従来例によるプラズマディスプレイパネルの場合を示し、黒の四角および丸は、本実施例による場合である。
【００４２】
放電遅延量は、図６に示す統計遅れと形成遅れの２つの足し合わせで評価される。統計遅れは放電の種となる電子の放出割合に関係し、形成遅れはパネル構造・電圧に関係するものである。図６の結果を見ると、例えば休止時間が１０ｍｓの時に放電ガス高性能化（放電ガスの純化と高温水素添加ガスパージの両方を実施した場合）有無を比較すると、有る場合は、無い場合の０．６倍と放電遅延が改善されていることがわかる。
【００４３】
図７は、本実施例１〜３で示したPDPを用いた、プラズマディスプレイ装置およびこれに映像源を接続した画像表示システムを示す一例である。駆動電源（駆動回路とも呼ぶ）は，映像源からの表示画面の信号を受取り，これをPDPの駆動信号に変換してPDPを駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明によるＰＤＰ製造装置の構成図である。
【図２】種電子放出のメカニズムを示すMgOエネルギーバンド構造の概略図である。
【図３】PDP製造装置の一般的な構成図である。
【図４】エタノール溶媒を用いた冷却トラップを示す構成図である。
【図５】パネルの封着排気温度プロファイルと水素ガス添加パージガスプロセスのタイミングを示す概略図である。
【図６】本発明の放電遅延に対する効果を示す図である。
【図７】PDPを用いた画像表示システムを示した模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
1,2,3…プラズマディスプレイパネル、4,5,6…排気ヘッド、7…ベーキング炉、8,9,10,11,12,13、17,18,19,20,21,24,29…バルブ、14…マニホールド、15…真空計、16…高精度不純物ガス成分分析装置、22…ターボ分子ポンプ、23…メカニカルポンプ、25,30…ニードルバルブ、26,31…フィルター、27,32…ガス圧調整期、28,33…ガスボンベ、34…前面ガラス基板、35…伝導帯、36…価電子帯、37…酸素欠陥サイト（Fセンター、F＋センター）、38…電子トラップ準位、39…再結合センター、41…デュア瓶、42…エタノール溶媒、43…コイル状ステンレスパイプ、44…封着・排気・チップオフ工程の温度プロファイル、50…プラズマパネル、51…駆動電源、52…映像源、53…プラズマディスプレイ装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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