JP3931929B2

JP3931929B2 - 蛍光体層形成方法

Info

Publication number: JP3931929B2
Application number: JP23421597A
Authority: JP
Inventors: 寿岡田; 輝夫倉井
Original assignee: 株式会社日立プラズマパテントライセンシング
Priority date: 1997-08-29
Filing date: 1997-08-29
Publication date: 2007-06-20
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: JPH1171580A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、プラズマディスプレイパネル（以下、ＰＤＰと呼ぶ）等に使用される蛍光体層を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＰＤＰは放電空間をはさんで対向する一対の基板を基体とする構造の表示パネルである。放電空間は、基板表面上に設けられたメッシュ形状またはストライプ形状の隔壁によって区画されている。
ＰＤＰでは、この放電空間内に紫外線励起型の蛍光体層が設けられ、蛍光体層の放電励起によって、放電ガスの発光色と異なる色の表示が可能となる。
一般に、カラー表示用ＰＤＰは、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の三色の蛍光体層を有している。
【０００３】
従来、蛍光体層は、次のような３つの工程から製造されている。
図５に、従来の蛍光体層の製造工程のフローチャートを示す。
粉末状の蛍光体粒子を主成分とする蛍光体ペーストを各色ごとに、順にスクリーン印刷法などによって基板上の所定の位置に塗布する塗布工程Ｓ１と、塗布した蛍光体ペーストを所定の時間乾燥させる乾燥工程Ｓ２と、乾燥後、ペーストに含まれる有機溶剤を燃焼分解させる焼成工程Ｓ３である（例えば、特開平５−２９９０１９号公報参照）。
【０００４】
蛍光体ペーストは、隔壁間の空隙をほぼ埋め尽くすように塗布され、焼成工程においてその体積が減少させられ、隔壁の側面と基板の表面上に所定の厚さの蛍光体層が形成される。
【０００５】
また、蛍光体層を形成する別の方法としては、カラーブラウン管（ＣＲＴ）の蛍光体面形成方法として一般的に使用されているフォトリソグラフィ技術を用いて、ガラス平板上にＲ，Ｇ，Ｂ三色の蛍光体層を形成する方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来、前記した焼成工程では、蛍光体ペーストに含まれる有機成分（アクリル樹脂系溶剤）を十分焼成分解させるために、４５０℃程度に温度設定した炉内に１時間程度基板を投入していた。
一般に、蛍光体粒子を高温状態にさらすと、熱劣化することが知られており、熱劣化のために電圧・光学特性が悪化する。
【０００７】
たとえば、蛍光体粒子自体を４５０℃で一時間焼成した場合、あるいは５００℃で３０分間焼成した場合、励起される蛍光の輝度は、焼成しない場合に比べて９０％程度にまで悪化する。
また、蛍光体層を形成するのに従来用いられている蛍光体ペーストを焼成した場合も、同様に焼成温度が高いほど励起される蛍光の輝度は悪化する。
【０００８】
図４に、蛍光体ペーストの焼成温度と励起輝度の関係グラフを示す。
ここで縦軸は、焼成しない蛍光体粒子自体の輝度を１００としたときの励起輝度を％で示したものである。
同図によれば、焼成温度が高くなればなるほど輝度は低くなり、４５０℃で６０分間焼成すれば、輝度は約５０％となり、５００℃で３０分間焼成すれば輝度は約４５％となることがわかる。また、比較的低温である３５０℃では、輝度は７８％程度を保っている。
したがってできるだけ明るいカラー表示ができるＰＤＰを製造するためには、焼成温度は低いほどよい。
【０００９】
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであり、蛍光体層の形成時に、紫外線照射工程を設けることにより、焼成工程での焼成温度を低く抑え、蛍光体の熱劣化を低減して輝度の高いカラー発光を得るようにすることを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基板上に蛍光体層を形成する方法であって、蛍光体ペーストを基板上に塗布する塗布工程と、塗布された蛍光体ペーストを乾燥する乾燥工程と、乾燥された蛍光体ペーストに紫外線を照射する紫外線照射工程と、紫外線が照射された蛍光体ペーストを焼成する焼成工程とからなり、前記焼成工程において、蛍光体ペーストを焼成する温度が２５０℃以上３００℃以下であり、かつ紫外線照射工程で照射される紫外線の露光量が３０００ｍＪ〜６０００ｍＪであることを特徴とする蛍光体層形成方法を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明に用いる基板はたとえばガラス基板が用いられ、その一方の表面上には、複数の隔壁が並列に設けられる。各隔壁は直線状であることが好ましいが、曲線状であってもよい。
隔壁は、高さが１００〜１５０μｍ，幅が底部で７０〜１００μｍ，間隔が１５０〜２００μｍ程度であり、低融点ガラスが用いられる。
【００１２】
隔壁の形成方法としては、スクリーン印刷や、ベタ膜状の低融点ガラス層の上にフォトリソグラフィによってエッチングマスクを設けサンドブラストでパターニングする方法を用いることができる。
蛍光体層の塗布工程は、従来から用いられているスクリーン印刷法を用いればよい。
塗布される蛍光体ペーストは、発光色の赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）に対して、たとえば（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ³⁺，Ｚｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ，ＢａＭｇＡｌ₁₄Ｏ₂₃：Ｅｎ²⁺をそれぞれ用いることができる。
【００１３】
蛍光体層の乾燥工程は、蛍光体ペーストを塗布した基板を乾燥炉の中に搬入して、所定の加熱条件のもと行われる。乾燥炉はバッチ式のものを用いることができる。加熱条件は、基板の大きさ、蛍光体ペーストの材料等によって異なるが、たとえば１００〜１５０°の比較的低温で１時間程度の加熱が実施すればよい。
【００１４】
この発明の特徴となる紫外線照射工程は、乾燥を行った基板に対して、隔壁を形成した表面の上方から、１０００ｍＪから６０００ｍＪ程度の紫外線を一定時間照射する工程である。照射条件は基板の大きさ，蛍光体ペーストの材料等によって異なる。
【００１５】
焼成工程は、紫外線照射を行った基板を焼成炉に搬入して、従来と同様の所定の温度プロファイルに基づいて連続的に加熱することによって行われる。この発明では、従来よりも１００℃程度低い２５０℃〜３５０℃に設定すればよい。
このように、焼成温度を低く設定することによって、蛍光体の熱劣化を低減させることができる。
【００１６】
以下、図面を用いてこの発明の実施例を具体的に説明する。なお、これによってこの発明が限定されるものではない。
図１は、この発明を適用するＰＤＰ１の内部構造を示した斜視図である。ここでは、マトリクス表示形式のＡＣ駆動型ＰＤＰを示す。
【００１７】
放電空間３０を挟む基板対のうち、利用者が表示を見る前面側のガラス基板１１の下側に、基板面に沿って面放電を生じさせるためのサステイン電極（１２）Ｘ，Ｙが、ライン毎に一対ずつ配列される。
サステイン電極Ｘ，Ｙは、それぞれがＩＴＯ薄膜からなる幅の広い直線帯状の透明電極４１と、金属薄膜からなる幅の狭い直線帯状のバス電極４２とから構成される。バス電極４２は、適性な導電性を確保するための補助電極である。
【００１８】
また、サステイン電極Ｘ，Ｙ、を被覆するように誘電体層１７が設けられ、誘電体層１７の表面には保護膜１８が蒸着される。この誘電体層１７及び保護膜１８は透光性を有している。
誘電体層１７の材料としては、ＰｂＯ系低融点ガラス（誘電率は約１０）が用いられ、保護膜１８としてはＭｇＯ膜（約７０００Å）が用いられる。
背面側のガラス基板２１の内面には、サステイン電極Ｘ，Ｙと直交するようにアドレス電極Ａが配列される。
【００１９】
各アドレス電極Ａの間に直線上の隔壁２９が一つずつ設けられる。この隔壁２９によって放電空間３０がライン方向に単位発光領域（サブピクセル）ＥＵ毎に区画され、且つ放電空間３０の間隔寸法が規定される。
放電空間３０には、ネオンに微量のキセノンを混合した放電ガスが充填される。
また、アドレス電極Ａの上部及び隔壁２０の側面を含めて背面側のガラス基板２１の表面を被覆するように、カラー表示のためのＲ，Ｇ，Ｂの３色の蛍光体層２８が設けられる。隔壁２９は紫外線に対して不透明である。
【００２０】
マトリクス表示の１ラインにはサステイン電極対１２が対応し、１列には１本のアドレス電極Ａが対応する。そして、３列が１ピクセル（画素）ＥＧに対応する。つまり、１ピクセルＥＧはライン方向に並ぶＲ，Ｇ，Ｂの３つのサブピクセルＥＵからなる。
【００２１】
アドレス電極Ａとサステイン電極Ｙとの間の対向放電によって、誘電体層１７における壁電荷の蓄積状態が制御される。サステイン電極Ｘ，Ｙに交互のサステインパルスを印加すると、所定量の壁電荷が存在するサブピクセルＥＵで面放電が生じる。
【００２２】
蛍光体層２８は、面放電で生じた紫外線によって局部的に励起されて所定色の可視光を放つ。この可視光の内、ガラス基板１１を透過する光が表示光となる。隔壁２９の配置パターンがいわゆるストライプパターンであることから、放電空間３０の内の各列に対応した部分は、すべてのラインにまたがって列方向に連続している。各列内のサブピクセルＥＵの発光色は同一である。
【００２３】
以上の構造のＰＤＰ１は、各ガラス基板１１，２１について別個に所定の構成要素を設けて前面パネル及び背面パネルを作製し、両パネルを重ね合わせて対向間隙の周縁を封止し、内部の排気及び放電ガスの充填を行う一連の工程によって製造される。
以上のようにＰＤＰは製造されるが、蛍光体層２８は、ガラス基板２１の上にアドレス電極Ａと隔壁２９とを設けた後に形成される。
【００２４】
以下、この発明における蛍光体層２８の製造工程について説明する。
図２に、この発明の蛍光体層２８の製造工程のフローチャートを示す。
蛍光体の塗布工程Ｓ１及び乾燥工程Ｓ２は、従来とほぼ同様の手順で行うことができる。
【００２５】
塗布工程Ｓ１では、所定幅の開口部を有するラインパターンマスクをガラス基板２１に対して位置合わせして隔壁上に配置し、蛍光体ペーストを開口部を介して隔壁の間に落とし込む。
ラインパターンマスクはＲ，Ｇ，Ｂ各色ごとに用意し、蛍光体ペーストを各色ごとにこのラインパターンマスクを用いて印刷する。
蛍光体ペーストは、蛍光体粒子と、アクリル樹脂等の有機樹脂成分を基材とするフォトレジストとからなり、通常、蛍光体粒子の含有量は１０〜５０重量％程度のものが用いられる。この場合、蛍光体層の膜厚は５０μｍ程度以下にすることができる。
【００２６】
乾燥工程Ｓ２では、３色の蛍光体ペーストを塗布したガラス基板２１をたとえばバッチ式乾燥炉に導入して乾燥させる。
ここで乾燥は、炉内を約１２０℃に保ち、約６０分間静置することによって行う。
【００２７】
次に紫外線照射工程Ｓ４において、乾燥させたガラス基板２１を炉から出し、ガラス基板２１の隔壁を形成した表面の上方から紫外線を照射する。
紫外線の露光量の最適値は、蛍光体ペーストの材質，蛍光体粒子の含有量等によっても異なるが、約１０００ｍＪ以上であればよい。
紫外線の露光量は、後述する焼成工程における加熱温度と、焼成後の蛍光体の結晶度に関係する。
【００２８】
このように乾燥させた蛍光体ペーストに紫外線を照射することによって、蛍光体ペースト中の蛍光体粒子と有機樹脂成分との結合が弱められる。
したがって、焼成工程において従来よりも比較的低温で、有機樹脂成分を焼成・分解させることが可能となる。
【００２９】
焼成工程Ｓ５において、紫外線照射後のガラス基板２１を、３５０℃程度に設定した炉内に約２５分間投入する。
これにより、蛍光体層２８中に残存していた有機樹脂成分が燃焼・分解され、蛍光体粒子のみで形成された蛍光体層が得られる。
【００３０】
図３に、この発明における蛍光体の結晶度と、焼成工程の加熱温度との関係グラフを示す。グラフは紫外線照射の有無及び照射の程度別に示している。
蛍光体の結晶度は、焼成後の蛍光体粒子の純度に相当するものであり、この結晶度が高いほど、十分有機樹脂成分が燃焼・分解されて、純度の高い蛍光体粒子が残存していることを示す。
【００３１】
図３によれば、たとえば加熱温度３５０℃において、紫外線照射を行わない場合が最も結晶度が低く、紫外線露光量を増加させるほど結晶度が高くなっていることがわかる。すなわち、紫外線露光量が多いほど結晶度が高く、蛍光体粒子以外の成分の残存を少なくすることができる。
また、加熱温度が２５０℃から３５０℃程度において、紫外線を照射しない場合よりも照射した方が結晶度が高くなるという同様の傾向を示している。
したがって、紫外線を照射することによって、従来より低い加熱温度でも高い結晶度の蛍光体層が得られることがわかる。
【００３２】
また、前記したように、図４によれば、焼成工程の加熱温度が低いほど蛍光の励起輝度の悪化の程度は低く、すなわち、熱劣化が少ない。
たとえば、加熱温度が２５０℃から３５０℃程度であれば、８０％近い励起輝度を保つことができ、熱劣化を低減できる。
【００３３】
図３より、１０００ｍＪ程度の紫外線を照射した場合、焼成工程において２５０℃から３５０℃の加熱温度とすれば、輝度劣化の少ない蛍光体層を形成することができる。さらに、紫外線の露光量を増加させて６０００ｍＪ程度としてもよい。
このように比較的低温の加熱温度で結晶度の高い蛍光体粒子からなる蛍光体層が形成されるということは、表示に有効に寄与できる熱劣化の少ない蛍光体粒子が多いことを意味し、従来よりもＰＤＰの輝度を高めることが可能である。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によれば、乾燥工程の後に紫外線照射を行っているので、従来に比べて焼成工程における焼成温度を低くすることができ、蛍光体の熱劣化を低減させることができる。したがって、輝度の高いＰＤＰ等を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を適用するＰＤＰの内部構造を示す斜視図である。
【図２】この発明の蛍光体層の製造工程のフローチャートである。
【図３】この発明の蛍光体の結晶度と焼成工程の加熱温度との関係のグラフである。
【図４】蛍光体ペーストの焼成温度と励起輝度の関係のグラフである。
【図５】従来の蛍光体層の製造工程のフローチャートである。
【符号の説明】
１ＰＤＰ
１１ガラス基板
１２サステイン電極
１７誘電体層
１８保護膜
２１ガラス基板
２８蛍光体層
２９隔壁
３０放電空間
４１透明電極
４２バス電極

Claims

基板上に蛍光体層を形成する方法であって、蛍光体ペーストを基板上に塗布する塗布工程と、塗布された蛍光体ペーストを乾燥する乾燥工程と、乾燥された蛍光体ペーストに紫外線を照射する紫外線照射工程と、紫外線が照射された蛍光体ペーストを焼成する焼成工程とからなり、
前記焼成工程において、蛍光体ペーストを焼成する温度が２５０℃以上３００℃以下であり、かつ紫外線照射工程で照射される紫外線の露光量が３０００ｍＪ〜６０００ｍＪであることを特徴とする蛍光体層形成方法。