JP2001266757A

JP2001266757A - 蛍光体膜構造、この蛍光体膜を形成するためのペースト及びこの蛍光体膜を用いたプラズマディスプレイパネル

Info

Publication number: JP2001266757A
Application number: JP2000082182A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Uesugi; 隆二植杉; Yoshio Kuromitsu; 祥郎黒光
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2000-03-23
Filing date: 2000-03-23
Publication date: 2001-09-28

Abstract

(57)【要約】【課題】製造工数を増やすことなく、蛍光体膜中の蛍
光体粒子をより多く発光に寄与させることにより、蛍光
体膜の輝度を高める。また高価な蛍光体粉末の使用量を
減らすことにより、製造コストを低減する。【解決手段】蛍光体膜１６は表面に無機微粒子１６ｃ
が１〜１０％付着した多数の蛍光体粒子１６ａと、これ
らの蛍光体粒子１６ａ間に形成された空隙１６ｂとから
なる。この蛍光体膜１６は全て蛍光体粒子１６ａで隙間
なく充填された場合を１００％としたときに、空隙１６
ｂが蛍光体膜１６中に４０〜８０％の割合で形成され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマディスプ
レイパネル（以下、ＰＤＰという）等の蛍光表示装置に
適する蛍光体膜構造と、この蛍光体膜を形成するための
ペーストと、この蛍光体膜を用いたＰＤＰに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の蛍光体膜（蛍光体層とも
いう。）構造として、図２に示すようにＰＤＰのガラス
基板１上に所定の間隔をあけて複数のアドレス電極２を
形成し、これらのアドレス電極２を覆うようにガラス基
板１上に絶縁層３を形成し、絶縁層３上面に所定の間隔
をあけて複数のセラミックリブ４を設け、更にこれらの
リブ４の間のセル５内面に蛍光体膜６を形成したものが
知られている。この蛍光体膜を形成するには、先ず蛍光
体粉末とビヒクル（有機バインダ及び溶媒）とを所定の
割合で混合して蛍光体ペーストを調製する。次に蛍光体
ペーストを複数のセラミックリブにより区画されたセル
内面にスクリーン印刷法等により印刷し、大気中で所定
の温度で所定時間保持して乾燥する。更に大気中で所定
の温度で所定時間保持して焼成することにより、ビヒク
ルが焼失して蛍光体膜が得られる。

【０００３】しかし、上記従来の蛍光体膜構造では、プ
ラズマ放電７により発生した紫外線８が蛍光体膜６表面
の蛍光体粒子６ａのみに照射されるため、蛍光体膜６中
の蛍光体粒子６ａが発光に寄与できず（図２において黒
く塗りつぶした蛍光体粒子６ａが発光に寄与してい
る。）、輝度が比較的低いという問題があった。一方、
これらの点を解消するための技術で、本発明に近い技術
として特開平１−２７４３５４号公報に、蛍光体粒子と
アルカリ土類金属のフッ化物を混合ないし融着した組成
物を発光物質として用いることにより、発光物質の輝度
を殆ど低下させずに、発光物質の価格を著しく低減する
ことのできる発光組成物を蛍光膜に用いた紫外線励起発
光管（以下、蛍光ランプという）が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の特
開平１−２７４３５４号公報に示された蛍光ランプにお
いては、励起光として水銀の発光による波長２５４ｎ
ｍ、１８５ｎｍの光が用いられるが、ＰＤＰではキセノ
ンの発光による波長１４７ｎｍの真空紫外光により蛍光
体を励起する。この光は蛍光体粒子に殆ど吸収され、フ
ッ化物（ＢａＦ₂、ＳｒＦ₂等）でも透過率が低下する。
このために蛍光体膜中に侵入する紫外線量は、蛍光ラン
プ中の蛍光体膜に比べ格段に少なくなるため、発光輝度
の向上は難しいという問題点があった。本発明の目的
は、製造工数を増やすことなく、蛍光体膜中の蛍光体粒
子をより多く発光に寄与させることにより、蛍光体膜の
輝度を高め、また高価な蛍光体粉末の使用量を減らすこ
とにより、製造コストを低減できる、蛍光体膜構造、こ
の蛍光体膜を形成するためのペースト及びこの蛍光体膜
を用いたＰＤＰを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１に示すように、蛍光体膜１６が表面にこの表面積に
対して無機微粒子１６ｃが１〜１０％付着した多数の蛍
光体粒子１６ａと、これらの蛍光体粒子１６ａ間に形成
された空隙１６ｂとからなり、蛍光体膜１６が全て蛍光
体粒子１６ａで隙間なく充填された場合を１００％とし
たときに、空隙１６ｂが蛍光体膜１６中に４０〜８０％
の割合で形成された蛍光体膜構造である。この請求項１
に記載された蛍光体膜構造では、プラズマ放電１７によ
り発生した紫外線１８が蛍光体粒子１６ａを励起し、こ
の蛍光体粒子１６ａが基底状態に戻るときに可視光を発
する。このとき紫外線１８は蛍光体膜１６表面の蛍光体
粒子１６ａのみならず、蛍光体膜１６中の蛍光体粒子１
６ａにも照射され、更に上記紫外線１８が蛍光体粒子１
６ａ表面に付着した無機微粒子１６ｃで乱反射するの
で、蛍光体膜１６中の蛍光体粒子１６ａも発光に寄与で
きる。この結果、発光する蛍光体粒子数が増加するため
に、高い輝度の蛍光体膜１６が得られる。

【０００６】上記無機微粒子としては蛍光体粒子より小
さくかつ０．１μｍ以下の平均粒径を有するアルミナ微
粒子又はシリカ微粒子を用いることが好ましい。また上
記蛍光体膜を形成するためのペーストは、溶媒に対して
難溶若しくは不溶であって２００〜５００℃で焼失しか
つ平均粒径が０．１〜２０μｍである０．２〜１７重量
％の樹脂粉末と、１０〜８０重量％の蛍光体粉末と、８
０〜２０重量％溶媒及びこの溶媒に可溶な樹脂とを含む
ことが好ましい。更に図１に示すように、上記蛍光体膜
１６をＰＤＰの基板１１上のリブ１４間のセル１５内面
に形成することが好ましい。

【０００７】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて説明する。図１に示すように、ＰＤＰのガラス
基板１１上には所定の間隔をあけて複数のアドレス電極
１２が形成され、これらのアドレス電極１２を覆うよう
にガラス基板１１上には絶縁層１３が形成される。また
絶縁層１３上面には所定の間隔をあけて複数のセラミッ
クリブ１４が設けられ、これらのリブ１４間のセル１５
内面には蛍光体膜１６が形成される。この蛍光体膜１６
は表面に無機微粒子１６ｃが付着した多数の蛍光体粒子
１６ａとこれらの蛍光体粒子１６ａ間に形成された空隙
１６ｂからなり、蛍光体膜１６が全て蛍光体粒子１６ａ
で隙間無く充填された場合を１００％としたときに、空
隙１６ｂが蛍光体膜１６中に４０〜８０％、好ましくは
５０〜７０％の割合で形成される。

【０００８】無機微粒子１６ｃは蛍光体粒子１６ａより
小さい平均粒径を有する。その平均粒径は０．１μｍ以
下のアルミナ微粒子又はシリカ微粒子であることが好ま
しい。また無機微粒子１６ｃは蛍光体粒子１６ａの表面
積に対して１〜１０％、好ましくは１〜５％付着するよ
うに構成される。即ち、無機微粒子１６ｃの平均粒径及
び平均付着数をｄ及びｎとし、蛍光体粒子１６ａの表面
積をＳとするとき、無機微粒子１６ｃの蛍光体粒子１６
ａ表面への付着率Ｔ（％）は式で示される。Ｔ＝［ｎ×π（ｄ／２）²／Ｓ］×１００（％） … 無機微粒子１６ｃの蛍光体粒子１６ａ表面への付着率Ｔ
を１〜１０％に限定したのは、１％未満では紫外線の無
機微粒子１６ｃによる乱反射が効率良く行えず、１０％
を越えると蛍光体粒子１６ａに十分な紫外線が照射され
ないからである。また空隙１６ｂを４０〜８０％の範囲
に限定したのは、４０％未満では、蛍光体膜１６中の蛍
光体粒子１６ａを発光に寄与させることが困難になり、
８０％を越えると、蛍光体粒子１６ａの量が少な過ぎる
ため蛍光体膜１６中の蛍光体粒子１６ａが発光に寄与し
ても所定の輝度が得られず、また蛍光体膜１６が脆くな
って輝度が経時変化するおそれがあるからである。

【０００９】このように構成された蛍光体膜の形成方法
を説明する。先ず蛍光体粉末と、無機微粉末と、熱膨張
性マイクロカプセルと、樹脂及び溶媒（溶剤＋可塑剤＋
分散剤））とを所定の割合で混合して蛍光体ペーストを
調製する。蛍光体粉末は１５〜８０重量％、好ましくは
３０〜６０重量％であり、無機微粉末は０．０５〜５重
量％、好ましくは０．１〜１重量％であり、熱膨張性マ
イクロカプセルは０．１〜１６重量％、好ましくは１〜
１０重量％である。また樹脂及び溶媒は８０〜２０重量
％、好ましくは６５〜２５重量％であり、具体的には樹
脂は２５〜０重量％、好ましくは１０〜１重量％であ
り、溶媒は８０〜７重量％、好ましくは６０〜２０重量
％である。

【００１０】ここで、蛍光体粉末を１５〜８０重量％に
限定したのは、１５重量％未満では蛍光体粉末が少な過
ぎるために所定の輝度が得られず、８０重量％を越える
と蛍光体膜中の蛍光体粒子を発光に寄与させることが困
難となり本発明の効果が十分に得られないからである。
無機微粉末を０．０５〜１重量％に限定したのは無機微
粒子の蛍光体粒子表面への付着率Ｔを１〜１０％の範囲
内にするためである。また熱膨張性マイクロカプセルを
０．１〜１６重量％に限定したのは、０．１重量％未満
では蛍光体膜中に十分な空隙を形成することができず、
１６重量％を越えると蛍光体膜の強度が十分に得られな
いからである。更に樹脂及び溶媒を８０〜２０重量％に
限定したのは、８０重量％を越えるとペーストの粘性が
低くなり過ぎ、２０重量％未満では粘性が高くなり過ぎ
て、蛍光体膜を印刷法等で形成するときに所定の膜厚が
得られないからである。

【００１１】樹脂はバインダとしての機能を有し、熱分
解し易く、溶剤に溶けて高粘度を有するポリマーであっ
て、セルロース系樹脂（エチルセルロース，メチルセル
ロース等），アクリル系樹脂（メチルメタクリレート，
エチルメタクリレート等），塩化ビニル樹脂，フェノー
ル樹脂などが挙げられる。溶剤としては非水系溶剤（ア
ルコール系，エーテル系，芳香族系，炭化水素系等の有
機溶剤）が挙げられ、好ましいアルコールとしはトリエ
チレングリコール，テルピネオール等が挙げられ、好ま
しいエーテルとしてはジエチルエーテル等が挙げられ
る。更に分散剤としてはリン酸系，スルフォン酸系等の
分散剤が挙げられる。なお、本明細書では上記樹脂及び
溶媒をビヒクルという場合がある。

【００１２】また蛍光体粉末としては平均粒径が３〜４
μｍで比重が４〜５ｇ／ｃｍ³の赤色、青色又は緑色の
蛍光体粉末が用いられる。赤色蛍光体粉末としては
［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ］粉末等が用いられ、青色
蛍光体粉末としては［ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ］粉末
等が用いられ、緑色蛍光体粉末としては［Ｚｎ₂Ｓｉ
Ｏ₄：Ｍｎ］粉末や［ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ］粉末等が
用いられる。また熱膨張性マイクロカプセルとしては、
例えばアクリロニトリル系ポリマーを殻壁とし低沸点炭
化水素を内包した平均粒径５〜８μｍのマイクロカプセ
ル等が用いられる。更にビヒクルとしては、例えばα−
テルピネオール／エチルセルロースの重量比が９５／５
の混合物等が用いられる。更に無機微粉末としては平均
粒径が０．１μｍ以下のアルミナ微粉末又はシリカ微粉
末が用いられる。

【００１３】一方、ガラス基板上に絶縁層を介してスク
リーン印刷法、サンドブラスト法又はドライフィルム法
等により所定の間隔をあけて複数のセラミックリブを形
成する。次に蛍光体ペーストを上記ガラス基板上のセラ
ミックリブにより区画されたセル内面にスクリーン印刷
法等により印刷し、大気中で１５０℃に１０分間保持し
て乾燥する。更に大気中で５２０℃に３０分間保持して
焼成することにより、空隙が蛍光体膜中に４０〜８０％
の割合で形成された蛍光体膜が得られる。このとき熱膨
張性マイクロカプセルは乾燥時にカプセル内部の低沸点
炭化水素等の溶媒の蒸発に伴い、体積が約２〜３倍に膨
張する。またビヒクルや熱膨張性マイクロカプセル等の
樹脂成分は焼成時に焼失するため、蛍光体膜中に比較的
大きな空隙が形成されるとともに、蛍光体粒子の表面に
無機微粒子が所定の割合で付着する。

【００１４】上述の形成方法以外の蛍光体膜の形成方法
を説明する。先ず、蛍光体粉末と、無機微粉末と、樹脂
微粉末と、樹脂及び溶媒（溶剤＋可塑剤＋分散剤）とを
所定の割合で混合して蛍光体ペーストを調製する。蛍光
体粉末は１０〜８０重量％、好ましくは４０〜６０重量
％であり、無機微粉末は０．０５〜５重量％、好ましく
は０．１〜１重量％であり、樹脂微粉末は０．２〜１７
重量％、好ましくは１〜１０重量％である。蛍光体粉末
を１０〜８０重量％に限定したのは、１０重量％未満で
は蛍光体粉末が少な過ぎるために所定の輝度が得られ
ず、８０重量％を越えると蛍光体膜中の蛍光体粒子を発
光に寄与させることが困難となり本発明の効果が十分に
得られないからである。無機微粉末を０．０５〜５重量
％に限定したのは無機微粒子の蛍光体粒子表面への付着
率Ｔを１〜１０％の範囲内にするためである。また樹脂
微粉末を０．２〜１７重量％に限定したのは、０．２重
量％未満では空隙を蛍光体膜中に４０％の割合で形成す
ることが困難となり、１７重量％を越えると蛍光体膜中
に空隙が８０％以上形成されてしまうためである。更に
樹脂は２５〜０重量％、好ましくは１０〜１重量％であ
り、溶媒は８０〜７重量％、好ましくは６０〜２０重量
％である。

【００１５】上記蛍光体粉末と、無機微粉末と、樹脂及
び溶媒とは上述の形成方法と同様のものが用いられる。
また樹脂微粉末は、使用する溶剤に難溶若しくは不溶で
あって、焼失温度が２００〜５００℃、好ましくは２０
０〜４００℃であり、かつ平均粒径が１〜２０μｍ、好
ましくは０．１〜１０μｍである。ここでは、樹脂微粉
末は構成元素がＣ（炭素），Ｈ（水素）及びＯ（酸素）
のみからなる樹脂により形成されることが好ましく、例
えばポリエチレン，ポリエチレンオキシド，アクリル樹
脂，メタクリル樹脂，セルロース樹脂，ポリスチレン等
が挙げられる。また樹脂微粉末の焼失温度を２００〜５
００℃に限定したのは、２００℃未満ではペーストの乾
燥時に樹脂微粉末が焼失してしまい、５００℃を越える
と焼成時に樹脂微粉末を完全に焼失させることが困難に
なるからである。更に樹脂微粉末の平均粒径を０．１〜
２０μｍに限定したのは、２０μｍを越えると通常用い
られている蛍光体膜厚より大きな空隙が形成され、下地
の絶縁体層等が見えてしまうからである。

【００１６】一方、ガラス基板１１上に絶縁層１３を介
してスクリーン印刷法，サンドブラスト法又はドライフ
ィルム法等により所定の間隔をあけて複数のセラミック
リブ１４を形成する。次に上記ガラス基板１１上のセラ
ミックリブ１４により区画されたセル１５内面に蛍光体
ペーストをスクリーン印刷法等により印刷し、大気中で
１５０℃に１０分間保持して乾燥する。更に大気中で５
２０℃に３０分間保持して焼成することにより、空隙１
６ｂが蛍光体膜１６中に４０〜８０％の割合で形成され
た蛍光体膜１６が得られる。この焼成時に蛍光体粒子１
６ａ間に存在する樹脂微粉末は焼失するため、蛍光体膜
１６中に所定の割合で空隙１６ｂを形成することができ
るとともに、蛍光体粒子１６ａの表面に無機微粒子１６
ｃが所定の割合で付着する。

【００１７】このように製造された蛍光体膜構造では、
図示しない表示電極間に所定の電圧を印加すると、図１
に示すようにセル１５内でプラズマ放電１７が発生し、
このプラズマ放電１７による紫外線１８が蛍光体粒子１
６ａを励起、発光（可視光）させる。このとき紫外線１
８は蛍光体膜１６表面の蛍光体粒子１６ａだけでなく、
蛍光体膜１６中の蛍光体粒子１６ａにも照射され、更に
上記紫外線１８が蛍光体粒子１６ａ表面に付着した無機
微粒子１６ｃで乱反射するので、蛍光体膜１６中の蛍光
体粒子１６ａも発光に寄与できる。この結果、発光する
蛍光体粒子数が増加するために、高い輝度の蛍光体膜１
６が得られる（図１において黒く塗りつぶした蛍光体粒
子１６ａが発光に寄与している。）。また高価な蛍光体
粉末の使用量を減らすことができるので、製造コストを
低減できる。

【００１８】

【実施例】次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく
説明する。＜実施例１＞蛍光体粉末を５ｇと、無機微粉末を３０ｍ
ｇと、熱膨張性マイクロカプセルを０．３ｇと、ビヒク
ルを４．２ｇとを混合して蛍光体ペーストを調製した。
蛍光体粉末としては平均粒径が３μｍで比重が５．０２
ｇ／ｃｍ³の赤色蛍光体粉末［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅ
ｕ］を用い、無機微粉末としては平均粒径が０．０５μ
ｍのシリカ微粉末を用いた。また熱膨張性マイクロカプ
セルとしてはアクリロニトリル系樹脂を殻壁とし低沸点
炭化水素を内包した平均粒径５〜８μｍのマイクロカプ
セルを用い、ビヒクルとしてはα−テルピネオール／エ
チルセルロースの重量比が９５／５の混合物を用いた。
上記蛍光体ペーストを、１インチ角のベタスクリーン版
を用いて２インチ角のソーダライムガラス基板の上面中
央にスクリーン印刷し、１５０℃で１０分間乾燥した
後、５２０℃で３０分間焼成し、マイクロカプセル中の
低沸点炭化水素を蒸発させ、かつビヒクルや熱膨張性マ
イクロカプセル等の樹脂成分を焼失させて蛍光体膜を得
た。この蛍光体膜を実施例１とした。

【００１９】＜比較例１＞蛍光体粉末を２０ｇと、ビヒ
クルを１０ｇとを混合して蛍光体ペーストを調製したこ
とを除いて、上記実施例１と同様にして蛍光体膜を形成
した。この蛍光体膜を比較例１とした。

【００２０】＜比較試験及び評価＞実施例１及び比較例
１のガラス基板（表面に蛍光体膜が形成されたガラス基
板）を暗室に入れ、上記蛍光体膜に低圧水銀灯による紫
外線（波長：２５４ｎｍ）を照射し、蛍光体膜の輝度の
時間経過に伴う変化を測定した。その結果を表１に示
す。表１には測定開始直後の実施例１及び比較例１の輝
度をそれぞれ１００としたときの値を示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１から明らかなように、実施例１では比
較例１より輝度が１２％向上した。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、蛍
光体膜を、表面に無機微粒子が１〜１０％付着した多数
の蛍光体粒子と、これらの蛍光体粒子間に形成された空
隙とにより構成し、蛍光体膜を全て蛍光体粒子で隙間な
く充填された場合を１００％としたときに、空隙を蛍光
体膜中に４０〜８０％の割合で形成することにより、プ
ラズマ放電により発生した紫外線が蛍光体膜表面の蛍光
体粒子だけでなく、蛍光体膜中の蛍光体粒子にも照射さ
れ、更に上記紫外線が蛍光体粒子表面に付着した無機微
粒子で乱反射する。この結果、蛍光体膜中の蛍光体粒子
も発光に寄与できるので、高い輝度の蛍光体膜が得られ
る。また蛍光体膜中の空隙が多い分、高価な蛍光体粉末
の使用量を減らすことができるので、製造コストを低減
できる。

【００２４】また上記無機微粒子として、蛍光体粒子よ
り小さくかつ０．１μｍ以下の平均粒径を有するアルミ
ナ微粒子又はシリカ微粒子を用いれば、上記効果を顕著
に奏することができる。更に溶媒に対して難溶若しくは
不溶であって２００〜５００℃で焼失しかつ平均粒径が
０．１〜２０μｍである０．２〜１７重量％の樹脂粉末
と、１０〜８０重量％の蛍光体粉末と、８０〜２０重量
％溶媒及びこの溶媒に可溶な樹脂とを含むペーストを用
いて、蛍光体膜を形成すれば、蛍光体膜を形成する作業
性を向上でき、製造コストを更に低減することができ
る。特に上記蛍光体膜をＰＤＰ等の蛍光表示装置の基板
上のリブ間のセル内面に形成すれば、ＰＤＰ等の蛍光表
示装置を容易かつ簡便に作製でき、関連の技術分野にお
いて大いに貢献するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施形態の蛍光体膜構造を示すＰＤＰの
要部断面構成図。

【図２】従来の蛍光体膜構造を示す図１に対応するＰＤ
Ｐの要部断面構成図。

【符号の説明】

１６蛍光体膜１６ａ蛍光体粒子１６ｂ空隙１６ｃ無機微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蛍光体膜(16)が表面にこの表面積に対し
て無機微粒子(16c)が１〜１０％付着した多数の蛍光体
粒子(16a)と、これらの蛍光体粒子(16a)間に形成された
空隙(16b)とからなり、前記蛍光体膜(16)が全て前記蛍光体粒子(16a)で隙間な
く充填された場合を１００％としたときに、前記空隙(1
6b)が前記蛍光体膜(16)中に４０〜８０％の割合で形成
された蛍光体膜構造。
【請求項２】無機微粒子が蛍光体粒子より小さくかつ
０．１μｍ以下の平均粒径を有するアルミナ微粒子又は
シリカ微粒子である請求項１記載の蛍光体膜構造。
【請求項３】溶媒に対して難溶若しくは不溶であって
２００〜５００℃で焼失しかつ平均粒径が０．１〜２０
μｍである０．２〜１７重量％の樹脂粉末と、１０〜８
０重量％の前記蛍光体粉末と、８０〜２０重量％溶媒及
びこの溶媒に可溶な樹脂とを含む蛍光体膜を形成するた
めのペースト。
【請求項４】請求項１又は２記載の蛍光体膜が基板上
の隔壁間のセル内面に形成されたプラズマディスプレイ
パネル。