JP2004327398A

JP2004327398A - 画像表示装置用金属部材及びその製造方法

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Publication number: JP2004327398A
Application number: JP2003124418A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Saito; 秀俊斎藤; Noriyuki Nakaoka; 範行中岡; Ryoji Inoue; 良二井上
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2003-04-28
Filing date: 2003-04-28
Publication date: 2004-11-18

Abstract

【課題】高輝度且つ高精細の画像表示装置とするための蛍光体を形成した画像表示装置用部材、及び、画像表示装置用部材を高精度且つ高速・低コストで形成する製造方法を提供する。
【解決手段】金属基板に蛍光体を形成してなる画像表示装置用部材であって、前記蛍光体はＹ_２Ｏ_３を主成分とし、蛍光分析器によって測定される、可視光領域の少なくとも一部における蛍光強度が５００ａｕ以上である、画像表示装置用金属部材である。また、画像表示装置用金属部材の製造方法であって、大気開放下で金属基板に蛍光体を気相堆積法によって形成する画像表示装置用金属部材の製造方法である。
【選択図】図１

Description

【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やフィールドエミッションディスプレイ等に使用される画像表示装置用部材とその製造方法に関する。
【従来の技術】
【０００２】
最近、各種平板ディスプレイの開発が盛んに行われており、例えばプラズマディスプレイ（以下、ＰＤＰと記す）やフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと記す）等、所謂ブラウン管（ＣＲＴ）を用いない薄型の画像表示装置が注目を集めている。
例えば、このうちＰＤＰの表示パネルのセル内には、表示のための蛍光体が塗布されており、加電圧によりセル内の封入ガスで発生した紫外線で該蛍光体が発色するのである。この蛍光体の塗布方法としては、各色蛍光体を分散させたフォトレジストのスラリー液をスクリーン印刷により塗工する方法として、特開平１−１１５０２７号公報（特許文献１参照）、特開平１−１２４９２８号公報（特許文献２参照）やセルの内部に該スラリー液を流し込む方法として特開平２−１５５１４２号公報（特許文献３参照）がある。
【０００３】
これら特許文献１〜３は、何れも液状のフォトレジストを使用しているため、塗工前には必ず蛍光体の分散状態を確認する必要があり、蛍光体の沈殿等の分散不良が生じた場合には再分散処理をしなければならないという欠点があり、更にスクリーン印刷の場合には、形成精度に劣るという欠点も有する。これらの問題を解決するために、特開平６−２７３９２５号公報（特許文献４）に、蛍光体を含有する感光性樹脂層を加熱圧着により隔壁空間内に埋め込み、ネガフィルムを用いて写真法により露光し、現像液で未露光部分を除去し、焼成して感光性樹脂層の不要成分を除去する方法が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−１１５０２７号公報
【特許文献２】
特開平１−１２４９２８号公報
【特許文献３】
特開平２−１５５１４２号公報
【特許文献４】
特開平６−２７３９２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した特許文献１乃至３の問題を解決しようとする特許文献４の技術においても、工数がかかり、蛍光体層の形成コストが高くなるという問題を抱えている。
本発明の目的は、高輝度且つ高精細の画像表示装置とするための蛍光体、及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、蛍光体を高精度且つ高速・低コストで形成する画像表示装置用金属部材及びその製造方法を提供するにあたり、従来から用いられてきたガラス隔壁に代えて、金属部材を用いることにした。
例えば金属部材を用いて金属隔壁を形成する時の利点は以下の通りである。
（１）有害な鉛を含んだガラス廃棄物の発生を抑えることが可能。
（２）高精細化のためには、各セルが独立しているボックスセル構造が望ましいが、金属隔壁であれば、ガラスと比べて加工が容易であり、任意の形状に加工し易い。
（３）金属基板にエッチング加工を行うことで、例えば隔壁の幅を小さくして開口率を高めることが可能。
（４）金属隔壁はガラス隔壁と比べて、遥かに靭性が高く、ハンドリング時に破壊の危険性が少ない。
（５）ガラスの形成コストと比べて、遥かに安価である。
【０００７】
また、例えば金属部材を背面板にも金属基板を用いた時の利点は以下の通りである。
（１）ハンドリング時に背面板破損の危険性が少ない。
（２）ガラス製の背面板に比して、薄型化・軽量化が可能である。
（３）必要に応じて、背面板へのエッチング微細加工も可能。
【０００８】
そして、本発明者等は、上述の金属基板上への蛍光体の形成において、輝度が高い蛍光体、及び、その蛍光体を高精度、高速、低コストが実現できる種々の蛍光体形成方法を検討し、本発明に到達した。
即ち本発明は、金属基板に蛍光体を形成してなる画像表示装置用部材であって、前記蛍光体はＹ_２Ｏ_３を主成分とし、蛍光分析器によって測定される、可視光領域の少なくとも一部における蛍光強度が５００ａｕ以上である画像表示装置用金属部材である。
【０００９】
好ましくは、前記蛍光体は、発光中心として、原子分率で、Ｅｕを０．１％〜１５％、Ｔｂを０．１％〜１５％、Ｔｍを０．１％〜１５％の何れか一種を含有する画像表示装置用金属部材である。
更に好ましくは、前記蛍光体は、０．１〜２０μｍの厚みに形成された画像表示装置用金属部材である。
また、好ましくは、前記金属基板は、Ｎｉを質量比率で３８〜５５％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金である画像表示装置用金属部材である。
また、本発明は、画像表示装置用金属部材の製造方法であって、大気圧下で金属基板に蛍光体を気相堆積法によって形成する画像表示装置用金属部材の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に詳しく本発明を説明する。
本発明の重要な特徴は、蛍光体を形成してなる画像表示装置用部材において、金属基板を素材とする点である。金属基板を用いる利点は、上述の〔課題を解決するための手段〕欄に記載する通りである。
【００１１】
更に、蛍光分析器を用いて測定される、各色固有のピーク強度が高いことが、本発明の蛍光体の重要な特徴である。本発明においては、蛍光分析器によって測定される、可視光領域の少なくとも一部における蛍光強度が５００ａｕ以上、とした。
カラーＰＤＰやカラーＦＥＤ等の画像表示装置用においては、カラーブラウン管（ＣＲＴ）と同様、赤、緑、青の三色に対応する三種類の蛍光体が塗り分けられている。従って、種々の蛍光体材料のうち、赤、緑、青、それぞれの波長の光を発光する蛍光体が選択され、用いられる必要がある。本発明で言う、可視光領域の少なくとも一部における蛍光強度とは、赤、緑、青の３色それぞれに対応する波長における発光ピークの強度を意味する。
蛍光強度は高ければ高いほどパネルの輝度向上に効果があり、ひいては発光効率向上、省エネルギーに結び付く。
本発明の蛍光体は、３種類の蛍光体について、それぞれの波長における蛍光強度が５００ａｕ以上であれば、輝度の向上が顕著となることから蛍光強度を５００ａｕ以上と規定した。なお、本発明における蛍光強度は日本分光（株）製のＦＰ−６５００を用いて測定したものである。
【００１２】
上述した蛍光体は、Ｙ_２Ｏ_３を主成分とするとよい。
これは、Ｙ_２Ｏ_３は希土類酸化物の添加によって蛍光を発現するとともに、熱膨張係数が約８×１０^−６／℃であり、前面板ガラスの熱膨張係数及びそれに近似させた金属基板の熱膨張係数の値に近いため、前面板ガラス及び金属基板に緻密に形成させた際に、パネルの組立てプロセスにおいて被る熱影響下に曝されても、蛍光体層に亀裂を生じ難い利点がある。
従って、熱膨張係数の整合性を図るため、Ｙ_２Ｏ_３を主成分（原子分率で５０％以上）と規定した。より好ましいＹ_２Ｏ_３の原子分率は８０％以上である。
【００１３】
本発明では、蛍光体は各画素の色に応じた発光中心として、希土類元素の添加が有効であるが、特に原子分率で、Ｅｕを０．１％〜１５％（赤）、Ｔｂを０．１％〜１５％（緑）、Ｔｍを０．１％〜１５％（青）の何れか一種を含有させるのが好ましい。
本発明で言う、発光中心とは、蛍光体に紫外光が照射された際に、励起されて可視光を発生させる元素を言う。
赤色蛍光体においては、主成分のＹ_２Ｏ_３にＥｕを原子分率で０．１％〜１５％含有させると良い。Ｅｕについては含有量が多いほど蛍光強度が高くなる傾向があるが、熱膨張係数及びコストの観点から、過剰な添加は好ましくない。従って、Ｅｕは８％〜１５％の範囲とすれば、高い蛍光強度を確実に得ることができる。
緑色蛍光体においては、主成分のＹ_２Ｏ_３にＴｂを原子分率で０．１％〜１５％含有させると良い。Ｔｂ添加量を０．５％〜５％の範囲とすれば、高い蛍光強度を確実に得ることができる。
青色蛍光体においては、主成分のＹ_２Ｏ_３にＴｍを原子分率で０．１％〜１５％含有させると良い。Ｔｍ添加量を０．５％〜５％の範囲とすれば、高い蛍光強度を確実に得ることができる。
【００１４】
また本発明では、蛍光体を０．１〜２０μｍの厚みに形成すると良い。
この理由は、厚みが０．１μｍ未満では十分な発光が得られ難く、一方、膜厚が２０μｍを超えると、例えば隔壁の場合、セル内の放電空間が狭くなって放電効率及び発光効率を減じるためである。好ましい厚みは２〜５μｍが良い。
【００１５】
また本発明では、金属基板は、Ｎｉを質量比率で３８〜５５％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金であることが好ましい。
本発明の金属部材はパネルの組立て工程で熱影響を受けるため、前面板ガラスとの熱膨張差が大きい場合、熱応力によって前面板ガラスが破損する等して、画像表示装置として機能できなくなる惧れがある。それを防ぐためには、金属基板に用いられる材料は前面板ガラスと熱膨張係数を近似させることが好ましい。本発明の金属部材に用いるＦｅ−Ｎｉ系合金は、Ｎｉ量によって熱膨張係数を調整できることから、画像表示装置用の金属基板として好適である。
【００１６】
現状では、例えばプラズマディスプレイパネルの前面板ガラスには熱膨張係数が約８．３×１０^−６／℃のガラスが用いられているため、金属基板の材料には、Ｎｉを質量比率で３８％〜５５％の範囲で含むＦｅ−Ｎｉ系合金を用いると良く、特に好ましいＮｉ量の範囲は、質量比率で４４〜５０％の範囲である。
Ｆｅ−Ｎｉ系合金の組成としては、具体的な一例を示すと、４２％Ｎｉ−Ｆｅ合金、４８％Ｎｉ−Ｆｅ合金、５０％Ｎｉ−Ｆｅ合金等が代表的であり、これらの他、４２％Ｎｉ−６Ｃｒ−Ｆｅ合金や、Ｎｉの一部を１０％以下のＣｏで置換したＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ系合金等を用いることもできる。
勿論、上述の一例として挙げたＦｅ−Ｎｉ系合金に、強度向上に有効な元素を添加しても良いことは言うまでもない。
【００１７】
また、本発明の金属部材に用いるＦｅ−Ｎｉ系合金は、エッチング法により精細なパターンを容易に形成できることから、金属部材のうち、各画素に対応する貫通孔が設けられる金属隔壁用基板の材料として特に適している。金属背面板に用いる際も、必要に応じて、貫通孔や溝等をエッチング加工することが可能である。板状以外の形状の部材であっても、エッチング加工が可能であることは言うまでもない。
そして、金属基板の厚みは、隔壁用であれば例えば５０〜５００μｍ、背面板用であれば例えば１００〜１０００μｍ程度であり、厚みや材質は、要求される特性に応じて適宜選択すると良い。
【００１８】
また、蛍光体層を形成する手法として、特殊な蛍光体形成方法を適用したことも本発明の重要な特徴である。
本発明で適用した蛍光体形成方法は、大気圧下に開放した被処理物への気相堆積法によるものであり、本発明ではこの気相堆積法による蛍光体形成方法を大気開放型ＣＶＤ法と呼ぶ。
【００１９】
本発明で言う大気開放型ＣＶＤ法とは、金属元素を含む有機物を加熱して気化させた後、キャリアガスで誘導し、大気圧下で被処理材に吹き付けることで、部材表面に金属酸化物として堆積させる（成膜する）方法を言う。
従って、本発明の大気開放型ＣＶＤ法は、従来の化学蒸着法のように真空を用いないため、装置の構造も簡単なものであり、設備費及び原料費も安価である。また、大型の被処理材にも対応でき、特に大型パネルを対象としているプラズマディスプレイパネル等の画像表示装置用部材への成膜に好適である。
【００２０】
また、本発明で適用する大気開放型ＣＶＤ法では、キャリアガスの流量を調整することで、酸化物層の厚み及び形態をコントロールすることも可能である。
まず、セル内の蛍光体厚みに分布が生じるスクリーン印刷法と異なり、蛍光体層の厚みを均一にすることができるのは大きな特徴と言える。
酸化物層の形態のコントロールについては、例えば、基板直上には緻密な薄膜状の蛍光体層を形成して絶縁性を確保し、その上に、蛍光体層の表面積を増やす目的で、粒状の蛍光体層や平坦でなく凹凸を有する蛍光体層を形成するといったことも可能である。こういったコントロールが可能なことも、本発明で規定する大気開放型ＣＶＤ法を適用した理由の一つである。
従って、任意の膜厚で、被処理材上に様々の形態に形成することが可能であることから、高精度な蛍光体層の形成が可能となり、従来の蛍光体形成方法と比較し高速形成も可能である
以上、説明する通り、この蛍光体層を金属部材上に形成すれば、金属部材に欠かせない絶縁性を有する層の役割を兼備させることができ、工数及びコストの低減が期待でき、従来の蛍光体形成方法と比較して、安価に製造することが可能となり、高精度、高速、低コストの実現が可能となる。
【００２１】
本発明で用いる金属部材は、例えば隔壁用であれば、各画素に対応する放電空間としてエッチング等の手法により多数の貫通孔を設けた基板が有効であり、背面板用であれば、平らな基板のままでも良いし、必要に応じてエッチング等の手法により、貫通孔や溝を設けた基板でも良い。
また、板状以外の形状のものにも本発明の大気開放型ＣＶＤは蛍光体層の成膜が可能であるため、パネルに組込む部材に個別に蛍光体層を形成させることも可能である。
更に言えば、背面板と隔壁とを前もって組合せた構造となっていても良い。この場合、例えば、ガラス背面板上に金属隔壁が積層された構造や、金属背面板上に隔壁や配線材その他の部材が形成された構造であっても、本発明でいう金属基板の範疇であるし、例えば、金属隔壁を用いて、その表面に予め絶縁層を形成したもののように、金属材料を芯材として用いたものであっても、本発明でいう金属基板の範疇である。
【００２２】
なお、本発明の画像表示装置用金属部材には、輝度向上のために反射特性も求められる。従って、予め高い反射特性を有するアルミニウムや銀等の反射特性向上層を形成した金属基板を用い、その上に蛍光体層を形成すれば、輝度が向上できる。
また、例えば予めアルミナ層等の絶縁性を向上させる絶縁性向上層を形成した金属基板を用い、その上に蛍光体層を形成すれば、絶縁性を確実にすることができる。
このように、必要に応じて、予め種々の層を形成しておくことで、画像表示装置用金属部材として、より確実に要求される特性を得ることが可能となる。ただし、これらの層の厚みが厚過ぎると、放電空間が狭くなったり、開口率が低下したりして、パネルの輝度の低下につながるため、注意が必要である。
従って、本発明に用いられる金属基板としては、金属板単独であっても、例えば反射特性向上層や絶縁性向上層等を組合せて形成した基板を用いることも可能である。
【００２３】
また、上述の反射特性向上層や絶縁性向上層等の形成にも、大気開放型ＣＶＤ法が適用できる場合、同一の装置を用いて異種の層を形成することができ、連続処理も行える等、生産性の向上と、設備投資等の低減が見込まれる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明を更に詳細に実施例を用いて説明する。
金属基板として熱膨張係数８．５×１０^−６／℃の４８ｍａｓｓ％Ｎｉ−Ｆｅ系合金の圧延板を用い、画像表示装置の一つであるプラズマディスプレイにおけるボックスセルの形状となるように、金属隔壁用基板（１）にエッチング法で多数の貫通孔を形成した。この金属基板上に、気相堆積法（大気開放型ＣＶＤ法）により絶縁層（２）を形成した。
同じく、金属背面板用基板（３）にも４８ｍａｓｓ％Ｎｉ−Ｆｅ系合金の圧延板を用い、気相堆積法（大気開放型ＣＶＤ法）により絶縁層（４）を形成した。
これら二枚の絶縁層を有する金属基板を、ガラス接合層（５）を介して接合した。
【００２５】
このガラス接合層（５）を介して接合した金属基板に、気相堆積法（大気開放型ＣＶＤ法）によってＹ_２Ｏ_３の蛍光体層（６）を形成して、画像表示装置用金属部材とした。
こうして得られた画像表示装置用金属部材を、前面板ガラス（７）と接合し、各画素に対応する放電空間（８）を有するプラズマディスプレイ用のパネルとして組立てた。このときの断面構造を図１に示す。
比較のため、大気開放型ＣＶＤ法に替えてスクリーン印刷法によって蛍光体を形成したものを作製した。
【００２６】
蛍光体層の形成法、成分及び膜厚の組合せ、並びに評価結果を表１に示す。評価方法としては、絶縁層並びに蛍光体層の厚みは、金属部材を埋め込み、走査電子顕微鏡を用いてその断面を観察した。また、絶縁性については、プラズマディスプレイパネルに組立てて、通常の条件で駆動させた場合、絶縁破壊しなかったものを○、絶縁破壊したものを×とした。蛍光強度は、蛍光分析器（日本分光（株）製ＦＰ−６５００）を用いて測定した。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１に示す通り、本発明及び比較例とも絶縁破壊は起こらず、パネルの発色にも異常はなかった。また、本発明のＮｏ．４〜Ｎｏ．６の結果から、蛍光体層で絶縁層を兼ねることが可能であった。
また、本発明のＹ_２Ｏ_３を主成分とする蛍光体は、スクリーン印刷による比較例のＮｏ．７〜Ｎｏ．８に比して、蛍光体自体の蛍光強度が高いことと、膜厚が薄くできるため放電空間が広がること等の要因から、輝度の向上が認められた。なお、本発明の画像表示装置用金属部材の断面観察において、蛍光体層の厚みが各セル間で均一であり、セル内においても底面と壁面とでほぼ同じであることを確認した。一方、比較材の膜厚は各セル間で均一でなく、セル内においてもスクリーン印刷時に底面となる部分の隅部に厚く形成され、セル壁面上部は薄くなっていた。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、蛍光体層を形成した金属部材の製造を、高速化・低コスト化でき、高輝度且つ高精細の画像表示装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属部材断面の模式図である。
【符号の説明】
１．金属隔壁用基板、２．絶縁層、３．金属背面板用基板、４．絶縁層、
５．接合層、６．蛍光体層、７．前面板ガラス、８．放電空間

Claims

金属基板に蛍光体を形成してなる画像表示装置用部材であって、前記蛍光体はＹ_２Ｏ_３を主成分とし、蛍光分析器によって測定される、可視光領域の少なくとも一部における蛍光強度が５００ａｕ以上であることを特徴とする画像表示装置用金属部材。
前記蛍光体は、発光中心として、原子分率で、Ｅｕを０．１％〜１５％、Ｔｂを０．１％〜１５％、Ｔｍを０．１％〜１５％の何れか一種を含有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置用金属部材。
前記蛍光体は、０．１〜２０μｍの厚みに形成されたことを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置用金属部材。
前記金属基板は、Ｎｉを質量比率で３８〜５５％含有したＦｅ−Ｎｉ系合金であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像表示装置用金属部材。
請求項１乃至４の何れかに記載の画像表示装置用金属部材の製造方法であって、大気圧下で金属基板に蛍光体を気相堆積法によって形成することを特徴とする画像表示装置用金属部材の製造方法。