(57)【要約】    【課題】蛍光体粒子の表面に形成される表面欠陥層を除去して、蛍光体から発生する光量を増加させ、プラズマディスプレーパネルの輝度を増加する蛍光体インク製造方法及びその製造システムを提供する。    【解決手段】  蛍光体粒子が混合されたスラリーを収容する分散容器60に圧電素子50を装着する。制御部40は、高周波または低周波の電気信号を発生して、圧電素子50に低周波または高周波帯域の超音波振動を発生させて、分散容器60内の溶液内にキャビテーションを起こし、それによって蛍光体粒子表面の表面欠損を除去するとともに、蛍光体粒子を分散容器60内の溶液内に迅速かつ、均一に分散させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波振動によりスラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する工程からなることを特徴とする蛍光体インクの製造方法。
【請求項２】
前記蛍光体粒子の分散工程は、高周波帯域及び低周波帯域の超音波振動を、交互に反復的して発生させることによって、前記蛍光体粒子を分散することを特徴とする請求項１記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項３】
高周波帯域の超音波振動を発生させることによりスラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する工程と、低周波帯域の超音波振動を発生させることにより前記蛍光体粒子に形成された表面欠陥層を除去する工程からなることを特徴とする蛍光体インクの製造方法。
【請求項４】
前記蛍光体粒子を分散する工程と、該蛍光体粒子に形成された表面欠陥層を除去する工程とは、交互にかつ周期的に反復して行われることを特徴とする請求項３記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項５】
前記超音波振動は、前記スラリーを収容する分散容器に装着された圧電素子により発生され、該圧電素子は、高周波の電気信号により高周波帯域の超音波振動を、低周波の電気信号により低周波帯域の超音波振動を、それぞれ発生することを特徴とする請求項３記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項６】
前記蛍光体粒子を分散する工程は、
前記スラリーを収容する分散容器に装着された圧電素子により前記高周波帯域の超音波振動を発生する副工程と、該発生された高周波帯域の超音波振動により前記スラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する副工程とを含むことを特徴とする請求項３記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項７】
前記高周波帯域は、数百Hz〜数千KHzであることを特徴とする請求項６記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項８】
前記表面欠陥層の除去工程は、前記スラリーを収容する分散容器に装着された圧電素子により前記低周波帯域の超音波振動を発生する副工程と、該発生された低周波帯域の超音波振動により前記蛍光体粒子に形成された表面欠陥層を除去する副工程とを含むことを特徴とする請求項３記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項９】
前記低周波帯域は、数十Hz〜数百Hzであることを特徴とする請求項８記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１０】
溶媒が収容された反応容器に結合剤を投入して蛍光体インク用の混合液を形成する工程と、前記混合液及び前記スラリーを圧電素子が装着された分散容器に投入して、該混合液及び前記スラリーに、前記圧電素子により低周波帯域の超音波振動と、高周波帯域の超音波振動とを交互にかつ周期的に与える工程とを更に含むことを特徴とする請求項３記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１１】
溶媒が収容された第1反応容器に蛍光体物質及び分散剤を投入し、撹拌して蛍光体インク用スラリーを形成する工程と、前記溶媒が収容された第2反応容器に結合剤を投入して、蛍光体インク用混合液を形成する工程と、前記混合液及び前記スラリーを圧電素子が装着された分散容器に投入して、該混合液及び前記スラリーに、前記圧電素子により第1の超音波振動と第2の超音波振動とを交互にかつ周期的に与える工程とを含むことを特徴とする蛍光体インクの製造方法。
【請求項１２】
前記第1の超音波振動は、低周波帯域の超音波振動であって、前記分散容器に装着された圧電素子により発生され、該発生された低周波帯域の超音波振動により前記蛍光体粒子に形成された表面欠陥層が除去されることを特徴とする請求項１１記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１３】
前記低周波帯域は、数十Hz〜数百Hzであることを特徴とする請求項１２記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１４】
前記第2の超音波振動は、高周波帯域の超音波振動であって、前記分散容器に装着された圧電素子により発生され、該発生された高周波帯域の超音波振動により前記スラリー内に混合された各蛍光体粒子が前記混合液に分散されることを特徴とする請求項１１記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１５】
前記高周波帯域は、数百Hz〜数千KHzであることを特徴とする請求項１４記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１６】
前記溶媒は、蒸溜水、ケトン類、グリコール類及びアルコール系の有機溶剤によりなる群から選択された少なくとも1種以上が混合されることを特徴とする請求項１１記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１７】
前記蛍光体物質は、ZnSiO4：MnO2+、(Y,Ga)BO3：Eu3+、BaMgAl10O17：Eu3+よりなる群から選択された1種であることを特徴とする請求項１１記載の蛍光体インクの製造方法。
【請求項１８】
電気信号を発生する制御部と、該制御部により発生された電気信号により超音波振動を発生する圧電素子と、蛍光体粒子が混合されたスラリーを収容する分散容器とを含み、前記圧電素子は、前記分散容器に装着されていることを特徴とする蛍光体インク製造システム。
【請求項１９】
前記圧電素子は、前記制御部から発生された低周波の電気信号により低周波帯域の超音波振動を発生し、該発生された低周波帯域の超音波振動により前記蛍光体粒子に形成された表面欠陥層を除去することを特徴とする請求項１８記載の蛍光体インク製造システム。
【請求項２０】
前記圧電素子は、前記制御部から発生された高周波の電気信号により高周波帯域の超音波振動を発生し、該発生された高周波帯域の超音波振動により前記スラリー内に混合された蛍光体粒子を前記混合液に分散させることを特徴とする請求項１８記載の蛍光体インク製造システム。
【請求項２１】
前記圧電素子は、前記制御部から出力された電気信号によって、数十Hz〜数百Hzの超音波振動及び数百Hz〜数千KHzの超音波振動を、交互にかつ周期的に発生することを特徴とする請求項１８記載の蛍光体インク製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光体インク(Fluorescent  ink)に係るもので、詳しくは、該蛍光体インクの製造方法及びその製造システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、インクジェット方式を利用した印刷技術は、ノズルからインクを適宜放出して所望の画像を具現することで、不必要なインクの消耗を減少することができる。また、前記印刷技術は、ノズルの間隔を調節することで高解像度の画像が得られるため、各種表示装置の表示パネル、特に、プラズマディスプレイパネル(PDP)の蛍光体塗布方法に応用されている。前記PDPは、平均粒子の直径が1μm〜10μm程度の無機蛍光体を発光体として使用するので、無機蛍光体粒子が均一に分散される蛍光体インクの製造技術が非常に重要である。
【０００３】
以下、従来の蛍光体インクの製造方法について、図3に基づいて説明する。
図3に示すように、従来の蛍光体インクの製造方法は、所定の混合液10内に混合された無機蛍光体11(又は無機蛍光体粒子)をボールミル(図示せず)のボール12、分散剤13及び結合剤14と機械的に摩擦させるか、又は、物理的に衝突させて無機蛍光体11を混合液10に分散させることで、蛍光体インクを製造する。このとき、蛍光体インクの製造方法に使用されるボールミルのボール12による摩擦、又は、衝突によって、無機蛍光体粒子11の大きさが小さくなり、該小さくなった無機蛍光体11がノズルを容易に通過することで、無機蛍光体インクの噴射特性が向上するようになる。
然し、従来の蛍光体インクの製造方法においては、無機蛍光体11を混合液10に分散させたとき、前記ボールミルのボール12、或いは蛍光体粒子間の摩擦により、前記無機蛍光体粒子11の表面に表面欠陥層20が生じる。
【０００４】
以下、前記無機蛍光体粒子11の表面に生じた表面欠陥層20に対し、図4に基づいて説明する。
図4に示されるように、前記無機蛍光体11に生じた表面欠陥層20は、蛍光体11から発生された光を減少させる。そのために、その蛍光体を使用したPDPは、発光効率が顕著に低下する。又、混合液10中に前記無機蛍光体11を分散させたあとは、前記無機蛍光体から発生する光量は著しく減少する。
【０００５】
以下、前記蛍光体粒子の表面に生じた表面欠陥層20により前記無機蛍光体の発光効率が減少し、これによって輝度が低下する現象に対し、図5に基づいて説明する。
図5は蛍光体粒子の表面に形成された表面欠陥層によって輝度が低下する現象を示したグラフで、図5に示すように、無機蛍光体の粒子径が大きくなると輝度は上昇するが、反面、無機蛍光体インク粒子の増大により噴射特性が低下する。即ち、無機蛍光体粒子を混合液10に分散させる時間が長くなればなるほど、無機蛍光体粒子11の大きさが減少して噴射特性は向上する。一方、前述したように無機蛍光体粒子11の表面に形成された表面欠陥層20は増大し、無機蛍光体で発生した光が表面欠陥層20により失われ、輝度が減少する。したがって、ＰＤＰの輝度が低下する。即ち、表面欠陥層20が形成された無機蛍光体粒子11により蛍光体インクを製造し、該製造された蛍光体インクによりPDPの蛍光体層を形成したときは、PDPの輝度が前記表面欠陥層20によって低下する。
その他、従来のプラズマディスプレーパネル及びその製造方法は、特許文献１、特許文献２等に詳細に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第6458294号明細書
【特許文献２】米国特許第5698614号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の蛍光体インクの製造方法は、蛍光体インクを製造するとき、蛍光体粒子の表面に表面欠陥層が生じ、蛍光体から発生する光量が減少し、PDPの輝度が低下するという不都合な点があった。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、蛍光体インクを製造するとき、蛍光体粒子の表面に形成される表面欠陥層を除去して、前記蛍光体から発生する光量を増加させ、PDPの輝度を増加し得る蛍光体インクの製造方法及びその製造シシステムを提供することを目的とする。
又、蛍光体インクを製造するとき、スラリー内に混合された蛍光体粒子を迅速かつ、均一に分散し得る蛍光体インクの製造方法及びその製造システム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】
このような目的を達成するため、本発明に係る蛍光体インクの製造方法は、超音波振動を発生してスラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する工程を行うことを特徴とする。
又、高周波帯域の超音波振動を発生してスラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する工程と、低周波帯域の超音波振動を発生して前記蛍光体粒子に形成された表面欠陥層を除去する工程とを行うことを特徴とする。
又、溶媒が収容された第1の反応容器に蛍光体物質及び分散剤を投入し、撹拌して蛍光体インク用スラリーを形成する工程と、前記溶媒が収容された第2の反応容器に結合剤を投入して蛍光体インク用混合液を形成する工程と、それら混合液及びスラリーを圧電素子が装着された分散容器に投入し、前記圧電素子により前記混合液及びスラリーに第1の超音波及び第2の超音波を交互に、かつ周期的に与える工程とを行うことを特徴とする。
又、本発明に係る蛍光体インク製造システムは、電気信号を発生する制御部と、該制御部により発生された電気信号により超音波振動を発生する圧電素子と、蛍光体粒子が混合されたスラリーを収容する分散容器とを含んで構成され、前記圧電素子は、前記分散容器に装着されていることを特徴とする。
又、前記圧電素子は、数十Hz〜数百Hzの超音波振動及び数百Hz〜数千KHzの超音波振動を交互に周期的に発生することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る蛍光体インクの製造方法は、高周波帯域の超音波振動によりスラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する工程と、低周波帯域の超音波振動によりスラリー内に形成された表面欠陥層を除去する工程とを反復的に行うことで、蛍光体粒子を迅速かつ、均一に分散させると共に、前記分散工程で蛍光体粒子に形成される表面欠陥層を除去し、高性能な蛍光体インクを製造し得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態に対し、図面に基づいて説明する。
図1に示されるように、本発明に係る蛍光体インクの製造方法が適用される製造システムは、高周波又は低周波の電気信号を発生する制御部40と、前記高周波又は低周波の電気信号により高周波帯域又は低周波帯域の超音波振動を発生する圧電素子50と、蛍光体粒子が混合されたスラリーを収容する分散容器60とを含んで構成されている。
ここで、圧電素子50は、分散容器60の上方に装着されていて、前記高周波帯域又は低周波帯域の超音波振動を蛍光体粒子が混合されたスラリーの上方から加える。なお、圧電素子50を分散容器60の内側壁、あるいは底面に装着して、前記高周波帯域又は低周波帯域の超音波振動を蛍光体粒子が混合されたスラリーに直接加えるようにしてもよい。また、前記高周波帯域及び低周波帯域の超音波振動を発する圧電素子50を複数装着してもよく、あるいは、低周波帯域の超音波振動と、高周波帯域の超音波振動をそれぞれ別に発生する圧電素子50とを、それぞれ装着してもよい。
圧電素子50が発生する低周波帯域の超音波振動は、分散容器60に収容されたスラリーに混合されている蛍光体粒子に形成される表面欠陥層20を除去するように作用する。又、圧電素子50が発生する高周波帯域の超音波振動は、分散容器60内に収容されたスラリーに混合されている蛍光体粒子を迅速かつ、均一に分散するように作用する。
【００１２】
以下、本発明に係る蛍光体インクの製造方法が適用される前記図1に示した製造システムの動作について説明する。
まず、制御部40は、高周波又は低周波の電圧を圧電素子50に印加する。該圧電素子50は、高周波の電圧が印加されることにより高周波帯域の超音波振動を発生し、低周波の電圧が印加されることにより低周波帯域の超音波振動を発生する。前記超音波による振動は、数十Hz〜数百Hzの間の低周波帯域の超音波振動と、数百Hz〜数千ＫHzの間の高周波帯域の超音波振動である。
圧電素子50により発生する低周波帯域の超音波振動により分散容器60内の液体(例えば、スラリーが混合された液体、又はスラリー)にキャビテーションが生じ、該キャビテーションによってスラリー内の蛍光体粒子に形成される表面欠陥層が除去される。
又、前記圧電素子50により発生する高周波帯域の超音波振動により振動が加速され、該加速された振動速度によってスラリー内に混合された蛍光体粒子が迅速かつ、均一に分散される。
【００１３】
以下、このような作用について図2(ａ)〜(ｂ)を用いて説明する。
図2(ａ)は、低周波帯域(数十Hz〜数百Hz)の超音波振動を発生して、スラリー内の蛍光体粒子に形成された表面欠陥層を除去することを説明する図で、図示されるように、圧電素子50により数十Hz〜数百Hzの低周波帯域の超音波振動が発生されると、該超音波振動は、前記分散容器60内の液体に伝播されて、該液体は、局部的に圧力の増加部分及び減少部分が生じる。これによって、圧力が減少する(膨張力)周期のときにキャビテーション61が発生し、圧力が増加する(圧縮力)周期のときに表面欠陥層20が歪んで破壊される。この破壊により発生した衝撃力によりスラリー内の蛍光体粒子11に形成された表面欠陥層20が除去される。
【００１４】
図2(ｂ)は、高周波帯域(数百Hz〜数千KHz)の超音波信号を発生して、スラリー内の蛍光体粒子を迅速かつ均一に分散することを説明する図で、図示されるように、圧電素子50により数百Hz〜数千KHzの高周波帯域の超音波振動が発生されると、該高周波帯域の超音波振動は、低周波帯域の超音波振動より振動振幅が大きく、進行速度が速い。該速い振行速度によりスラリー内に混合された蛍光体粒子11をスラリー内に速く分散させることができ蛍光体粒子11の分散時間を減少し、従来技術と比較して蛍光体粒子11がスラリー内に均一に分散される。
又、前記高周波帯域及び低周波帯域の超音波振動を交互に周期的、かつ、反復的に与えることで、高周波帯域の超音波振動により蛍光体粒子11が分散される過程で、それら蛍光体粒子11に生じた表面欠陥層20は、低周波帯域の超音波振動により再び除去される。即ち、前記分散過程及び表面欠陥層20の除去過程が、交互に周期的かつ反復的に行われる。
従って、本発明の実施の形態によれば、高周波帯域の超音波振動によりスラリー内に混合された蛍光体粒子を分散する工程と、低周波帯域の超音波振動により蛍光体粒子11に形成された表面欠陥層20を除去する工程とを交互に周期的、かつ、反復的に行うことで、迅速かつ均一に蛍光体粒子11をスラリー内に分散させると共に、分散過程に形成される表面欠陥層20を除去することができる。
【００１５】
以下、本発明に係る蛍光体インクの製造方法を利用して、PDPの蛍光体層に使用される蛍光体インクの製造方法の好ましい実施の形態について説明する。
まず、PDP用蛍光体物質であるZnSiO4：MnO2+、(Y,Ga)BO3：Eu3+、BaMgAl10O17：Eu3+からなる群から選択された何れか一つの蛍光体物質を蒸溜水、ケトン類、グリコール類及びアルコール系の有機溶剤から選択された少なくとも1種以上の溶媒及び分散剤と一緒に第1の反応容器に投入し、撹拌してスラリーを形成する。
このとき、前記溶媒は、沸点が摂氏90℃〜200℃の範囲の溶媒を選択することが好ましく、特に、沸点が摂氏90℃〜180℃程度の溶媒を使用することが最も好ましい。これは、前記溶媒の沸点が摂氏90℃より低いと、PDPの蛍光層に蛍光体インクを噴射する前に、該蛍光体インクを噴射するノズルの周辺での乾燥が速まり不良インクが製造され。一方、前記溶媒の沸点が摂氏200℃より高いと、前記蛍光体物質により製造された蛍光層の乾燥特性が悪化されるためである。
前記蛍光体物質及び分散剤を撹拌してスラリーを形成する工程とは別に、PVA(polyvinyl-acetate)、アクリル系及びセルロース系から選択された何れか一つを蒸溜水、ケトン類、グリコール類及びアルコール系有機溶剤から選択された少なくとも1種以上の溶媒と一緒に第2の反応容器に投入し、撹拌して混合液を製造する。
【００１６】
次いで、前記混合液及びスラリーを内側壁又は底面上に圧電素子50が装着された分散容器60に入れ、圧電素子50により数十Hz〜数百Hzの低周波帯域の超音波振動と、数百Hz〜数千KHzの高周波帯域の超音波振動とを交互に周期的に発生し、蛍光体粒子11を分散容器60内の混合液及びスラリーに伝播して蛍光体インクを製造する。前記高周波帯域の超音波振動は、スラリー内に混合された蛍光体粒子11を混合液に迅速かつ、均一に分散させる。このとき、数十Hz〜数百Hzの低周波帯域の超音波振動によりキャビテーションが発生し、該キャビテーションによりスラリー内の蛍光体粒子11に形成された表面欠陥層20が除去される。又、数百Hz〜数千KHzの高周波帯域の超音波振動により振動速度が増加し、該増加された振動速度によりスラリー内に混合された蛍光体粒子が、迅速かつ、均一に前記混合液内に分散される。
従って、前記スラリーに含まれる蛍光体粒子が前記混合液内に迅速かつ、均一に分散されることで、表面欠陥層20のない蛍光体インクを製造することができる。
また、本発明に係る蛍光体インクの製造方法は、前記蛍光体物質及び分散剤を撹拌してスラリーを形成する工程にも適用することができ、該工程を経た混合液及びスラリーを分散容器60に入れ、前記蛍光体インクの製造時に再び前記蛍光体インクの製造方法を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る蛍光体インクの製造方法が適用される製造システムの構成を示した図である。
【図２】本発明に係るスラリー内の蛍光体粒子の表面欠陥層の除去及び分散を説明する図で、(ａ)は低周波帯域(数十Hz〜数百Hz)の超音波振動により、スラリー内の蛍光体粒子に形成された表面欠陥層の除去を説明する図、(ｂ)は高周波帯域(数百Hz〜数千KHz)の超音波振動により、スラリー内の蛍光体粒子の迅速、かつ均一な分散を説明する図である。
【図３】従来の蛍光体インクの製造方法を示した説明図である。
【図４】従来の無機蛍光体粒子の表面に形成された表面欠陥層を示した図である。
【図５】蛍光体粒子の大きさと、蛍光体の輝度、およびインクの噴射特性との関係を説明するグラフであって、横軸は蛍光体粒子の大きさ、縦軸は蛍光体の輝度及び噴射特性である。
【符号の説明】
【００１８】
40：制御部、50：圧電素子、60：分散容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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