JP2000113824A

JP2000113824A - プラズマディスプレイ

Info

Publication number: JP2000113824A
Application number: JP28267898A
Authority: JP
Inventors: Michio Takagi; 道生高木; Yuichiro Iguchi; 雄一朗井口
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-04-21

Abstract

(57)【要約】【課題】均一な蛍光体層有し、高輝度なプラズマディス
プレイを提供する。【解決手段】タップ密度とゆるみカサ密度の比が０．３
〜０．６の範囲である蛍光体粉末を用いて形成された蛍
光体層を含むプラズマディスプレイとする。

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（以下ＰＤＰという）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＰＤＰは液晶ディスプレイに比べて高速
表示が可能で大型化が容易なため、ＯＡ機器および情報
表示装置などの分野で期待されている。また、インター
ネットテレビやハイビジョンテレビの分野で進展があり
ＰＤＰの市場が広がる可能性が見出されている。

【０００３】市場の拡大にともなって、フルカラーＰＤ
Ｐが注目されている。現在一般に開発されているＰＤＰ
の構造は面放電ＡＣ方式であり、前面板と背面板の２つ
の基板の間に希ガスを封入し、前面板の電極間でプラズ
マ放電させるものである。この時、封入されたガスは励
起されて１４７ｎｍの紫外線を発生し、この紫外線は
赤、緑、青の蛍光体を励起し可視光を発光する。このよ
うにしてフルカラー表示を可能にしている。

【０００４】ＰＤＰ用背面板はガラス基板上に形成され
た電極、誘電体層、隔壁および蛍光体層から構成されて
いる。このうち、蛍光体層はストライプ状に形成された
隔壁の側面及び隔壁と隔壁で仕切られた空間内の電極上
に形成されている。蛍光体層は赤、緑と青の３色をそれ
ぞれ３本に１本ずつパターン形成する必要があり、通常
パターン印刷法やフォトリソグラフィー法を用いて形成
される。パターン印刷法においては、蛍光体ペーストを
パターン印刷版を用いてスクリーン印刷し、蛍光体パタ
ーンを形成する。一方、フォトリソグラフィー法におい
ては、感光性蛍光体ペーストを電極、誘電体層及び隔壁
が形成されたガラス基板一面に均一に塗布した後、露
光、現像を行い蛍光体のパターンを形成する。いずれの
場合もパターン形成後に、焼成して蛍光体層を得る。こ
のようにして形成される蛍光体層は、焼成時にペースト
中のバインダー成分が分解、焼失し無機蛍光体粉末のみ
が残る。したがって高輝度なディスプレイを得るために
は蛍光体粉末の充填率を高くする必要がある。例えば、
粒径を２〜５μｍとしても粒度分布により充填率が変わ
り、高輝度なＰＤＰを得るためには、パターン印刷法や
フォトリソグラフィー法に用いるペースト中の蛍光体粉
末の粒度分布が重要となる。高輝度達成のため、例え
ば、特開平７−２４５０６号公報のように粒径の違う２
種類の粉末を混合する方法や、蛍光体層を２層構造とし
下層が上層よりも緻密である背面板が提案されている
が、発光効率や輝度の点で十分ではなかった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、高輝度発光ＰＤＰを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる本発明の目的は、
タップ密度とゆるみカサ密度の比が０．３〜０．６であ
る蛍光体粉末から成る蛍光体層を含むことを特徴とする
ＰＤＰによって達成される。

【０００７】

【発明の実施の形態】ＰＤＰを構成する背面板の蛍光体
層は、蛍光体粉末と有機成分を主成分とする蛍光体ペー
ストを隔壁と隔壁の間の放電空間内に塗布した後に、焼
成により有機成分を除くことにより形成でき、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に発光する粉末を含
む蛍光体ペーストを用いて、それぞれ指定の放電空間内
に形成することにより、フルカラー表示が可能になる。

【０００８】本発明は、特に蛍光体層の形成に用いられ
る蛍光体粉末のタップ密度とゆるみカサ密度の比（タッ
プ密度／ゆるみカサ密度）を０．３〜０．６とすること
により、緻密で、欠陥が少なく、発光輝度の高い蛍光体
層となり、高い表示品質のＰＤＰを提供するものであ
る。この比が０．３未満であると形成された蛍光体層
は、粗密となり焼成時や他の工程時に亀裂や基板からの
剥がれが生じる。また、０．６を越えると蛍光体粉末の
充填率が高くなりすぎて、凹凸のない平面が出来る。こ
のため、凹凸のある面より発光表面積が少なく輝度が低
くなり、発明の目的を達しない。

【０００９】ここでゆるみカサ密度とは１００ｃｃ容器
に粉末を入れ摺り切った時の粉末質量を測定して得た単
位体積当たりの粉末の質量である。またタップ密度と
は、粉末を入れた１００ｃｃ容器を５分間振動させた
（タッピング）後、粉末を摺り切り、粉末質量を測定し
て得た単位体積当たりの粉末質量である。本発明ではゆ
るみカサ密度及びタップ密度の測定に、セイシン企業社
製のマルチテスターＭＴ−１０００の粉体特性測定器を
用いた。

【００１０】さらに高輝度発光のＰＤＰを形成するた
め、蛍光体粉末の粒径および粒度分布について、鋭意検
討を行った結果、蛍光体粉末の累積平均粒子径について
は０．５〜７．０μｍであることが好ましく、より好ま
しくは１．０〜３．５μｍであることが明らかになっ
た。累積平均粒子径が０．５μｍ未満であると蛍光体粉
末が凝集しやすく、ペースト中に均一に分散されず、塗
布膜を形成した際、空隙ができやすくなる。また、７．
０μｍを越えると均一な蛍光体層の膜を形成しにくい。
また、比表面積は０．１〜５．０ｍ²／ｃｃであること
が好ましい。０．１ｍ²／ｃｃ未満であると粉末の表面
積は小さくなり蛍光体の発光効率が落ち、５．０ｍ²／
ｃｃを超えるとになるとＰＤＰの蛍光体層が厚くなりす
ぎて放電空間が十分に確保しにくくなる。さらに、蛍光
体粉末の粒径の標準偏差は０．５〜５．０であることが
パッキング率の面で好ましい。ここで言う、標準偏差と
は粒度分布測定時に得られるｄ８４％とｄ１６％（体積
粒径が累積で１６％および８４％となるときの粒径を、
それぞれｄ１６％およびｄ８４％とする）から定義され
る（ｄ８４％−ｄ１６％）／２の値である。標準偏差が
０．５未満になると粒子径が揃いすぎて、充填率が悪く
なり粉末間に空隙が多くなる。また、５．０を超えると
粉末の大きさに、バラツキが出てきて均一な厚みの蛍光
体層を得にくくなる。なお、累積平均粒子径、比表面
積、粒径の標準偏差の測定は、Microtrac社製のＨＲＡ
９３２０−Ｘ１００を用いて行うものとする。

【００１１】また本発明で用いる蛍光体粉末は、赤とし
ては（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、Ｙ
（Ｐ，Ｖ）Ｏ₃：Ｅｕ、青としてはＢａＭｇＡｌｘＯ
ｙ：Ｅｕ（ｘ、ｙは１〜５０の自然数）、特に好ましく
はＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ、緑色としてはＺｎ₂Ｓｉ
Ｏ₄：Ｍｎ、ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎ等であることが高輝
度なＰＤＰを得る点で好ましい。

【００１２】本発明のＰＤＰとしては、例えば、次のも
のが具体例として挙げられる。すなわち、ガラス基板上
に複数のストライプ状の電極パターンを有し、その上に
誘電体層が全面に形成されており、さらに高さが６０〜
１５０μｍの隔壁が電極間に複数形成されている。隔壁
の側面及び隔壁で仕切られた放電空間内の底部に蛍光体
層が形成されている。

【００１３】この時電極を形成する方法は、特に限定し
ないが、好ましい製造方法の１例としては、ガラス基板
上に感光性導電ペーストを全面印刷した後、フォトマス
クのパターンを露光により焼き付け、現像により電極パ
ターンを形成し、その後焼成して電極を得る方法であ
る。

【００１４】このようにして、厚さ１〜１０μｍの電極
を形成する。この後、スクリーン印刷法により電極上に
厚さ１０〜２５μｍの誘電体層を形成する。ペーストは
特に限定しないが、ガラス粉末と有機成分を主成分とす
る誘電体ペーストを用いるのが好ましい。全面に印刷さ
れた誘電体層を７０〜９０℃で２０〜６０分加熱、乾燥
して溶媒類を蒸発させてから、誘電体層を空気中で焼成
する。この工程で、有機成分であるバインダー成分や溶
媒などが完全に酸化、蒸発させる。温度条件として５６
０〜６１０℃で１５分〜１時間焼成し、ガラス基板上に
焼き付けることが好ましい。

【００１５】このようにしてできた誘電体層の上に、高
さ５０〜２００μｍ、幅１０〜８０μｍの隔壁をストラ
イプ状にパターン形成する。隔壁の形成方法としては、
サンドブラスト法、パターン印刷法、埋め込み法、転写
法、金型法等公知の方法を用いることができる。好まし
い例としては感光性ペースト法を用いたフォトリソグラ
フィー法がある。感光性隔壁ペーストはガラス粉末と有
機成分を主成分とし、該ペーストを誘電体層の上にスク
リーン印刷法で数回印刷した後、乾燥、露光、および現
像することによって、隔壁パターンは形成される。これ
を焼成することにより目的の隔壁形状が形成される。

【００１６】本発明において感光性隔壁ペーストは、ガ
ラス転移点、軟化点の低いガラス基板上にパターン形成
するため、ガラス粉末は、ガラス転移温度が４３０〜５
００℃、軟化点が４７０〜５８０℃のガラス材料からな
るものであることが好ましい。また、高融点ガラス粉末
を含むことが好ましく、該高融点ガラス粉末の平均粒径
が１．５〜２．５μｍで、最大粒径が６〜１２μｍであ
ることが、凝集性を少なくする点で好ましい。

【００１７】次に上記方法により得られた隔壁間に蛍光
体層を形成する。この時使用される蛍光体ペーストの組
成は、ＲＧＢ各色のパターン加工する方法によって異な
る。パターン加工方法は、スクリーン印刷法、感光性ペ
ースト法、インクジェット法、ディスペンサー法など公
知の方法を用いることができる。好ましいパターン加工
方法として、感光性ペースト法の例について説明する。

【００１８】感光性ペースト法に使用される感光性蛍光
体ペーストとしては、上記した蛍光体粉末と感光性の有
機成分を主成分とするものが挙げられる。ペースト中の
蛍光体粉末の体積比率Ｖは１３〜２０ｖｏｌ％の範囲が
好ましい。体積比率が１３ｖｏｌ％未満であると、焼成
時に、バインダーが分解、焼失する際の収縮で蛍光体層
に亀裂が入ったり、基板から蛍光体層の脱落といった問
題が生じる。また、２０ｖｏｌ％を超えると粘度が高く
なり、印刷や塗布をすることが非常に難しくなってく
る。また、焼成時の収縮が小さくなるため蛍光体層の厚
みが厚くなる。

【００１９】また感光性の有機成分には感光性を有する
化合物が１０重量％以上含まれることが、光に対する感
度の点で好ましい。さらには３０重量％以上であること
が好ましい。感光性を有する化合物としては、感光性モ
ノマー、感光性ポリマーまたはポリマーが挙げられ、そ
の他、必要に応じて感光性蛍光体ペースト中には、有機
成分として光重合開始剤、増感剤、増感助剤、重合禁止
剤、可塑剤、増粘剤、有機溶媒、酸化防止剤、分散剤、
有機或いは無機の沈殿防止剤などの添加剤成分が含まれ
ていてもよい。

【００２０】そして、通常、蛍光体粉末、感光性ポリマ
ー、感光性モノマー、光重合開始剤および溶剤など各種
成分を所定の組成となるように調合した後、３本ローラ
ーや混練機で均質に混合分散し感光性蛍光体ペーストは
作製される。

【００２１】この感光性蛍光体ペーストを、上記した隔
壁を形成した基板上に一面塗布した後、７０〜９０℃で
２０〜６０分加熱し乾燥して溶媒類を蒸発させてから、
フォトリソグラフィー法により、蛍光体パターンを有す
るフィルムまたはクロムマスクなどのマスクを用いて紫
外線を照射して露光し、感光性蛍光体ペーストを光硬化
させる。用いるマスクは、感光性有機成分の種類によっ
て、ネガ型もしくはポジ型のどちらかを選定する。

【００２２】露光装置としては、ステッパー露光機、プ
ロキシミティ露光機などを用いることができる。また、
大面積の露光を行う場合は、ガラス基板などの基板上に
感光性蛍光体ペーストを塗布した後に、搬送しながら露
光を行うことによって、小さな露光面積の露光機で、大
きな面積の露光をすることができる。

【００２３】この際使用される活性光源は、たとえば、
可視光線、近紫外線、紫外線、電子線、Ｘ線などが挙げ
られるが、これらの中で紫外線が好ましく、その光源と
してはたとえば低圧水銀灯、高圧水銀灯、ハロゲンラン
プ、殺菌灯などが使用できる。これらのなかでも超高圧
水銀灯が好適である。露光条件は塗布膜の厚みによって
異なるが、５〜１００ｍＷ／ｃｍ²の出力の超高圧水銀
灯を用いて１０秒〜１０分間露光を行なうのが好まし
い。

【００２４】次に現像液を用いて前記露光によって硬化
していない部分を除去し、蛍光体パターンを形成する。
現像は、浸漬法、シャワー法、スプレー法で行なう。用
いる現像液は、前記の感光性有機成分の混合物が溶解可
能である有機溶媒を使用できる。また該有機溶媒にその
溶解力が失われない範囲で水を添加してもよい。例えば
カルボキシル基もつ反応性成分が存在する場合、アルカ
リ水溶液で現像できる。アルカリ水溶液として水酸化ナ
トリウム、炭酸ナトリウムや炭酸水素ナトリウム水溶液
や水酸化バリウムなどのアルカリ金属の水溶液を使用で
きるが、有機アルカリ水溶液を用いた方が焼成時にアル
カリ成分を除去しやすいので好ましい。

【００２５】有機アルカリの具体例としては、テトラメ
チルアンモニウムヒドロキサイド、トリメチルベンジル
アンモニウムヒドロキサイド、モノエタノールアミン、
ジエタノールアミンなどが挙げられる。アルカリ水溶液
の濃度は通常０．０５〜２重量％、より好ましくは０．
１〜０．５重量％である。アルカリ濃度が低すぎれば未
露光部が除去されずに、アルカリ濃度が高すぎれば、露
光部を腐食させるおそれがある。

【００２６】次に、露光、現像後の塗布膜を空気中で焼
成する。感光性有機成分である感光性ポリマー、感光性
モノマーなどの反応性成分およびバインダー、光重合開
始剤、増感剤、増感助剤、可塑剤、増粘剤、有機溶媒、
分散剤などの添加成分の有機物を完全に酸化、蒸発させ
る。焼成条件としては３００〜５５０℃で１５分〜１時
間焼成し、有機バインダー成分を、分解、焼失させるこ
とが好ましい。３００℃未満では、焼成が不充分なため
にバインダー成分が残り発光輝度の低下につながる。ま
た、５５０℃を越えると、蛍光体粉末が劣化し輝度が低
下する傾向がある。

【００２７】蛍光体層はこのような工程を３回繰り返す
ことにより、赤、青、緑を形成しフルカラー表示を可能
にしている。そして、焼成後に隔壁の側面および隔壁間
で仕切られた放電空間内の底部において５〜３５μｍ、
隔壁側面で５〜３５μｍの厚みの蛍光体層を形成するこ
とが、高輝度発光のＰＤＰを形成するという点で好まし
い。それぞれ厚みが５μｍ未満であると、上記した蛍光
体粉末を用いると、蛍光体粉末が蛍光体層内に１粒子し
か粉末が存在しないで十分な輝度を得ることが出来ない
ことがある。また、３５μｍを越えると隔壁間に形成さ
れる放電空間が十分でなくなり、輝度の低下につなが
る。

【００２８】このようにして作製された背面板を前面板
と組み合わせ、ガスを封入することにより本発明のＰＤ
Ｐは製造される。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。但
し、本発明はこれに限定されない。

【００３０】実施例１蛍光体粉末としては（Ｙ，Ｇｄ，Ｅｕ）ＢＯ₃を用いて
赤色感光性蛍光体ペーストを作製した。用いた粉末のゆ
るみカサ密度及びタップ密度を表１に示す。また、粉末
の粒度分布は表２に示す。この無機蛍光体粉末を用い
て、次の手順で感光性蛍光体ペーストを製作した。ま
ず、有機成分の各成分を８０℃に加熱しながら溶解す
る。そして、ポリマーを１７．８重量％、モノマー（Ｔ
ＰＡ３３０）を１０．７重量％、光重合開始剤（ＩＣ９
０７）を０．２重量％、溶媒としてγ−ブチロラクトン
を２８．８重量％混合する。そして、最後に赤色色蛍光
体粉末を４２．５重量％添加し３本ローラーで混練し
た。粘度は溶媒量によって調整した。

【００３１】次に、ピッチ１３０μｍで、線幅５０μ
ｍ、厚み７μｍの電極と線幅３０μｍ、厚み１２０μｍ
の隔壁が形成されているガラス基板上に上記蛍光体ペー
ストを全面スクリーン印刷によって塗布した。その後、
８０℃で４０分間乾燥した。乾燥後、室温まで冷却しフ
ォトマスクをのせ１００ｍＪ／ｃｍ²で露光し、さら
に、アルカリ水溶液でシャワー現像した。その後水分が
十分に乾燥するように８０℃で２０分間オーブンの中に
いれた。赤色のストライプ状のパターンを形成すること
が出来た。

【００３２】上記手順で赤色蛍光体ペーストがパターン
加工されたガラス基板を５００℃で３０分間焼成した。

【００３３】形成された蛍光体層の形状は、レーザー顕
微鏡を用いて観察したところ、隔壁の側面、隔壁間の底
部で目標厚みの１５〜２５μｍの均一な蛍光体層を得る
ことが出来た。

【００３４】製作したＰＤＰ用背面基板の発光輝度を測
定した。蛍光体の励起光源としてSpectronics Corporat
ion社製のEF-140C/Jを用いて２５４ｎｍの光を距離５０
ｃｍで照射した。照射と同時に、Minolta社製の輝度計
ＬＳ−１００を用いて輝度を５秒ごとに測定した。輝度
の値は照射後５分後の値を用いた。その結果は表３に示
した。

【００３５】実施例２異なる蛍光体粉末を使用して青色蛍光体ペーストを作製
し、蛍光体層を形成した以外は実施例１と同様にＰＤＰ
用背面基板を製作した。蛍光体粉末としては、ＢａＭｇ
Ａｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕを用いた。密度、粒度分布測定及び輝
度結果は表１、２及び３に示した。形成された蛍光体層
の形状は、レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結
果、目標厚みの１５〜２５μｍの均一な蛍光体層を得る
ことが出来た。

【００３６】実施例３異なる蛍光体粉末を使用して緑色蛍光体ペーストを作製
し、蛍光体層を形成した以外は実施例１と同様にＰＤＰ
用背面基板を作製した。蛍光体粉末としては、Ｚｎ₂Ｓ
ｉＯ₄：Ｍｎを用いた。密度、粒度分布測定及び輝度結
果は表１、２及び３に示した。形成された蛍光体層の形
状は、レーザー顕微鏡を用いて観察した。その結果、目
標厚みの１５〜２５μｍの均一な蛍光体層を得ることが
出来た。

【００３７】実施例４ピッチ１３０μｍで、線幅５０μｍ、厚み７μｍの電
極、誘電体、線幅３０μｍ、厚み１２０μｍの隔壁が形
成されているガラス基板上に、実施例１〜３で得られた
各色の蛍光体ペーストを用い、色毎にペーストの塗布、
露光、現像、焼成を繰り返し、赤、青、緑の蛍光体層を
形成した。

【００３８】得られた基板をＰＤＰ用背面基板とし、前
面板と組み合わせ、ガスを封入することによりＰＤＰを
製造したところ品質表示に優れたものであった。

【００３９】比較例密度および粒度の異なる蛍光体粉末を用いた以外は、実
施例３と同様に青色蛍光体ペーストを作製した。密度、
粒度分布測定及び輝度結果は表１、２及び３に示した。
形成された蛍光体層の形状は、レーザー顕微鏡を用いて
観察した。その結果、隔壁と蛍光体層の間に亀裂が生じ
て良好な蛍光体層を得ることが出来なかった。

【００４０】なお、上記の実施例および比較例で用いた
ポリマー、モノマー（ＴＰＡ３３０）およびＩＣ９０７
は下記のものである。ポリマー：側鎖にカルボキシル基とエチレン不飽和基を
有するアクリル系共重合体４０％のメタクリル酸、３０
％のメチルメタクリレートおよび３０％ののスチレンか
らなる共重合体カルボキシル基に対して０．４当量のグ
リシジルメタクリレートを付加反応させたポリマーモノマー（ＴＰＡ３３０）：トリメチロールプロパント
リアクリレート・モディファイドＰＯＩＣ９０７：２−メチル−１−［４−（メチルチオ）フ
ェニル］−２−モルフォリノプロパノン

【表１】

【表２】

【表３】

【００４１】

【発明の効果】本発明のプラズマディスプレイは、タッ
プ密度とゆるみカサ密度の比が、０．３〜０．６の範囲
である蛍光体粉末を用いて形成された蛍光体層を含むも
のであるため、隔壁の側面および底部に均一に蛍光体層
形成が可能となる。これによって、高輝度なプラズマデ
ィスプレイが作製できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】タップ密度とゆるみカサ密度の比が０．３
〜０．６である蛍光体粉末から成る蛍光体層を含むこと
を特徴とするプラズマディスプレイ。
【請求項２】蛍光体粉末の累積平均粒子径が０．５〜
７．０μｍである請求項１記載のプラズマディスプレ
イ。
【請求項３】蛍光体粉末の比表面積が０．１〜５．０ｍ
²／ｃｃである請求項１もしくは２記載のプラズマディ
スプレイ。
【請求項４】蛍光体粉末の粒径の標準偏差が０．５〜
５．０である請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラ
ズマディスプレイ。
【請求項５】赤色の蛍光体粉末が（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ₃：
Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ、Ｙ（Ｐ，Ｖ）Ｏ₃：Ｅｕのうちの
少なくとも１種である請求項１〜４のいずれか１項に記
載のプラズマディスプレイ。
【請求項６】青色の蛍光体粉末がＢａＭｇＡｌ_xＯ_y：Ｅ
ｕ（ｘ、ｙは１〜５０の自然数）である請求項１〜４の
いずれか１項に記載のプラズマディスプレイ。
【請求項７】緑色の蛍光体粉末がＺｎ₂ＳｉＯ₄：Ｍｎ、
ＢａＡｌ₁₂Ｏ₁₉：Ｍｎのうちの少なくとも１種である請
求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマディスプレ
イ。
【請求項８】ガラス基板上に電極、誘電体層、隔壁及び
該隔壁間に蛍光体層を有するプラズマディスプレイであ
って、蛍光体層の厚みが隔壁間底部において５〜３５μ
ｍ、隔壁側面で５〜３５μｍである請求項１〜７のいず
れか１項に記載のプラズマディスプレイ。