説明

蛍光体ペースト、およびそれを用いたプラズマディスプレイパネル

【課題】本発明においては、蛍光体粒子径を小粒子化しても体積充填密度を下げることなく、反射率を増加し、輝度を向上することが可能となる蛍光体ペーストおよびプラズマディスプレイパネルを実現する。
【解決手段】上記の目的を達成するために本発明の蛍光体ペーストは、プラズマディスプレイパネルに用いる蛍光体ペーストであって、少なくとも蛍光体粉末、バインダ樹脂、有機溶剤からなり、前記蛍光体粉末と前記バインダ樹脂の比(蛍光体粉末/バインダ樹脂)が前記蛍光体粉末の真密度以上であることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は例えば、テレビなどの画像表示に用いられるプラズマディスプレイパネルに関し、特に、紫外線により励起されて発光する蛍光体層を有するプラズマディスプレイパネル用の蛍光体ペーストの構成に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、コンピュータやテレビなどの画像表示に用いられているカラー表示デバイスにおいて、プラズマディスプレイパネル(以下、PDPという。)は、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。
【0003】
PDPは、いわゆる3原色(赤、緑、青)を加法混色することにより、フルカラー表示を行っている。このフルカラー表示を行うために、PDPには3原色である赤、緑、青の各色を発光する蛍光体層が備えられ、この蛍光体層を構成する蛍光体粒子はPDPの放電セル内で発生する紫外線により励起され、各色の可視光を生成している。
【0004】
前記蛍光体は基板に塗布する必要があるため、各種無機材料および有機材料とが混合されてペースト化し、スクリーン印刷や、ノズルから吐出させる工法等によって塗布され(特許文献1参照)、塗布後、任意の温度に加熱焼成を行い基板に固定化し、所望の蛍光体層が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開平11−96911号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、PDPの高効率化を実現するためには上記蛍光体層の高輝度化が求められている。その一つの手法として、従来技術では蛍光体粉末を小粒子化する手段が実施されている。蛍光体粉末の小粒子化をすることにより、蛍光体層の比表面積が増加し、反射率を増加させることが可能となり、輝度上昇が期待される。
【0007】
しかしながら、上記のように単に蛍光体粉末を小粒子化しただけでは、PDP内に蛍光体層を形成した際に層内の蛍光体粉末の充填率が低下してしまい、輝度上昇にも限界がある。
【0008】
本発明はこのような課題に鑑みなされたもので、高輝度の蛍光体ペースト、およびそれを用いるPDPを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明の蛍光体ペーストは、PDPに用いる蛍光体ペーストであって、少なくとも蛍光体粉末、バインダ樹脂、有機溶剤からなり、蛍光体粉末とバインダ樹脂の比(蛍光体粉末/バインダ樹脂)が蛍光体粉末の真密度以上であることを特徴とする。ここで、蛍光体粉末の平均粒径(D50)が3μm以下であることが望ましい。さらに蛍光体粉末が(Ba,Eu)MgAl1017であることが望ましい。また本発明のPDPはこの蛍光体ペーストを用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明の蛍光体ペーストを用いれば、蛍光体粒子径を小粒子化しても体積充填密度を下げることなく、反射率を増加し、輝度を向上することが可能となるPDPを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の一実施の形態によるPDPの概略構成を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
【0013】
(PDPの全般的な構成および製法)
図1は、本発明の一実施の形態によるPDPの概略構成を示す断面図である。図1ではセルが1つだけ示されているが、赤、緑、青の各色を発光するセルが多数配列されてPDPが構成されている。
【0014】
このPDPは、前面ガラス基板11上に放電電極(表示電極)12と誘電体ガラス層13および保護層(MgO保護)14が配された前面パネルと、背面ガラス基板15上にアドレス電極16、誘電体ガラス層17、隔壁18、左右対称形の蛍光体層19が配された背面パネルの間に形成される放電空間20内に放電ガスが封入された構成となっており、以下に示すように作製される。
【0015】
(前面パネルの作製)
前面パネルは、前面ガラス基板11上に放電電極(表示電極)12を形成し、その上を鉛系の誘電体ガラス層13で覆い、さらに誘電体ガラス層13の表面上に保護層(MgO保護)14を形成することによって作製する。
【0016】
本実施の形態では、放電電極(表示電極)12は銀電極であって、紫外線感光性樹脂を含んだ銀電極用インクをスクリーン印刷法により前面ガラス基板11上に均一塗布して乾燥した後、露光現像によるパターニングと焼成によって形成する。誘電体ガラス層13は、スクリーン印刷法と焼成によって形成する。また保護層(MgO保護)14は、MgO(酸化マグネシウム)を例えばスパッタリング法で形成する。
【0017】
(背面パネルの作製)
背面パネルは、背面ガラス基板15上にアドレス電極16を形成し、その上に誘電体ガラス層17を形成し、さらにその上にストライプ状もしくは各放電室を区分けするガラス製の隔壁18を所定のピッチで形成し、さらに隔壁18によって挟まれた各空間に赤色蛍光体、緑色蛍光体、青色蛍光体による蛍光体層19を形成することにより作製する。
【0018】
本実施の形態では、アドレス電極16は銀電極であって、背面ガラス基板15上に、紫外線感光性樹脂を含んだ銀電極用インクをスクリーン印刷法により背面ガラス基板15上に均一塗布して乾燥した後、露光現像によるパターニングと焼成によって形成する。誘電体ガラス層17は、スリットダイコートあるいはスクリーン印刷法により形成される。
【0019】
隔壁18は、スクリーン印刷法により数回繰り返し印刷することにより形成されたり、いわゆるサンドブラスト法や、フォトリソグラフィー法などを用いても良い。隔壁18によって挟まれた各空間に、赤色蛍光体ペースト、緑色蛍光体ペースト、青色蛍光体ペーストをそれぞれスクリーン印刷法あるいはインクジェット法およびノズルまたはニードルから吐出する方法によって塗布することにより蛍光体層19を形成する。なお、各色の蛍光体ペーストに含まれる蛍光体材料としては、一般的にPDPに用いられる蛍光体材料を用いることができる。
【0020】
(パネル貼り合わせによるPDPの作製)
次に、このようにして作製した前面パネルと背面パネルとを封着用ガラスを用いて貼り合わせるとともに、隔壁18で仕切られた放電空間20内を高真空に排気した後、所定の組成の放電ガスを、所定の圧力で封入することによってプラズマディスプレイパネルを作製する。封入する放電ガスの組成は、従来から用いられているNe−Xe系であるが、Xeの含有量を5体積%以上に設定し、封入圧力は55kPa〜80kPaの範囲に設定する。
【0021】
ここで、従来技術における課題について説明する。先に述べたように、従来技術において高効率PDPを実現するために蛍光体粒子の小粒子化の手段があるが、蛍光体層内の粉末の体積充填率が低下するため、輝度の上昇に限界がある。
【0022】
そこで、発明者等が検討した結果、蛍光体粒子を単に小粒子化するだけではなく、蛍光体ペースト中の、蛍光体粉末の重量で表される含有率とバインダ樹脂の重量で表される含有率との比(以下、これをP/E比と称する)をある一定範囲にすることによって、蛍光体層の粉末の体積充填率を増加させることができ、さらなる輝度の上昇が得られることが判明した。
【0023】
具体的には、本発明の実施形態では、蛍光体粒子の平均粒径D50が2.0μm以上3.0μm以下とし、かつ上記P/E比を3.8以上、6.0以下としている。本発明で利用する青色蛍光体の粉末密度は3.8g/cm3であり、バインダとなる樹脂の密度は1.0g/cm3である。そのため、ペースト中の体積比率が1:1となるときのP/E比の値が3.8であり、これより小さい値にすると樹脂の占める割合が大きくなり、焼成後の粉末充填密度が低くなる。また、6.0より大きな値にすると、ペースト中の粉末が占める割合が大きくなりすぎて、ノズルに詰まる等、塗布に影響がでてしまう。よって、P/E比を上記の範囲にすることで、蛍光体粒子を小粒子化したにもかかわらず、層内の粉末の体積充填率を確保することが可能となる。
【0024】
また、本発明の実施形態では蛍光体粒子の平均粒径D50を2.0μm以上3.0μm以下とする。蛍光体粒子を小粒子化することで、蛍光体層の比表面積が増加し、反射率を増加させることが可能となり、輝度上昇が期待される。ところが、2.0μmより小さい場合では、粒子そのものの発光効率が小さくなってしまう。一方、充填された粒子同士による発光の反射界面を増やすには、3.0μm以下であることが好ましい。よって蛍光体粒子の平均粒径は上記の範囲とする。
【0025】
次に本発明の実施形態における蛍光体ペーストについて説明する。本発明の実施形態では、蛍光体粉末として青色蛍光体(Ba,Eu)MgAl1017を用いた例を示している。まず蛍光体粉末について説明する。炭酸バリウム(BaCO3)と炭酸マグネシウム(MgCO3)と酸化アルミニウムと酸化ユーロピウム(Eu23)とを蛍光体組成に合うように混合する。ここで、反応促進剤を適量混入することで、粒径をコントロールすることができる。混合物を空気中において800℃〜1200℃で焼成し、さらに水素と窒素を含む混合ガス雰囲気において1200℃〜1400℃で焼成して作製する。
【0026】
さらに蛍光体ペーストの構成成分である有機溶剤は、沸点が100℃〜300℃のもので、バインダ及び蛍光体粉体成分と分離しないものであれば特に制限はなく、アルコール系、エーテル系、エステル系のものが好ましい。例えば、テルピネオール(沸点217℃)、ベンジルアルコール(沸点205℃)、N−メチルピロリドン(沸点202℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点231℃)、トリエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点245℃)、トリエチレングリコールジメチルエーテル(沸点216℃)等は作業性に優れていて好ましい。バインダ樹脂としては、エチルセルロースを用いる。
【0027】
(実施例)
次に、本発明の実施形態における性能評価結果を示す。なお、これは本発明の実施形態における実施例を示すものであり、本発明すべての実施形態を示すものではなく、上記規定の数値範囲を満たすことで、本発明の効果を奏することができる。
【0028】
表1に本発明の実施形態の実施例として、実施例1〜4の青色蛍光体ペーストについて示す。また比較として従来技術である比較例を同表に示す。これらの実施例および比較例ではP/E比を3から6まで変えた青色蛍光体ペーストである。また蛍光体粉末の平均粒径D50の値は2.8μmである。
【0029】
【表1】

【0030】
また同表には各ペーストのP/E比、蛍光体粒子体積充填率およびパネル相対輝度を示す。
【0031】
蛍光体粒子体積充填率は吐膜評価によって行う。底面積2×2cmの正方形、厚さ20μmの蛍光体ペースト吐膜をひき、120℃で20分乾燥、その後、470℃で4時間の焼成でペースト中の有機溶剤、有機バインダを飛ばし蛍光体層を形成し、その体積と質量から蛍光体の膜密度を求める。その値を蛍光粉末の真密度でわることで、体積充填率を出す。
【0032】
パネル相対輝度とは、各ペーストにより青色蛍光体層を形成したPDPを作成してそのパネル輝度を測定し、比較例の値を基準に相対値で示した。
【0033】
P/E比が青色蛍光体粉末(Ba,Eu)MgAl1017の真密度3.8cm3を超えたところから、蛍光体体積充填率は飽和傾向が見られ、体積充填率45%程度に漸近する。すなわち、P/E比を蛍光体粉末の真密度3.8以上にすることで、蛍光体粉末を小粒子化しても体積充填率を増加することが可能になる。
【0034】
本発明の実施形態の実施例では、それぞれがパネル相対輝度が105%以上の効果を奏する。P/E比の値が青色蛍光体粉末(Ba,Eu)MgAl1017の真密度の値である3.8のときのパネル輝度は、105%である。
【0035】
このように、P/E比が蛍光体粉末の真密度より大きな値のペーストを作製することによって、蛍光体粒子径を小粒子化しても体積充填密度を下げることなく、輝度を向上することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【0036】
以上、示したように本発明の蛍光体ペーストを用いれば、蛍光体粒子径を小粒子化しても体積充填密度を下げることなく、反射率を増加し、輝度を向上することが可能となるプラズマディスプレイパネルを実現することができる。
【符号の説明】
【0037】
11 前面ガラス基板
12 放電電極(表示電極)
13 誘電体ガラス層
14 保護層
15 背面ガラス基板
16 アドレス電極
17 誘電体ガラス層
18 隔壁
19 蛍光体層
20 放電空間

【特許請求の範囲】
【請求項1】
プラズマディスプレイパネルに用いる蛍光体ペーストであって、少なくとも蛍光体粉末、バインダ樹脂、有機溶剤からなり、前記蛍光体粉末と前記バインダ樹脂の比(蛍光体粉末/バインダ樹脂)が前記蛍光体粉末の真密度以上であることを特徴とする蛍光体ペースト。
【請求項2】
前記蛍光体粉末の平均粒径(D50)が3μm以下であることを特徴とする蛍光体ペースト。
【請求項3】
前記蛍光体粉末が(Ba,Eu)MgAl1017である請求項1および2に記載の蛍光体ペースト。
【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の蛍光体ペーストを用いたプラズマディスプレイパネル。

【図1】
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【公開番号】特開2011−256297(P2011−256297A)
【公開日】平成23年12月22日(2011.12.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−132683(P2010−132683)
【出願日】平成22年6月10日(2010.6.10)
【出願人】(000005821)パナソニック株式会社 (73,050)
【Fターム(参考)】