DE60313312T2 - Plasmaanzeigetafel enthaltend eine terbium(iii)-aktivierte fluoreszierende substanz - Google Patents

Plasmaanzeigetafel enthaltend eine terbium(iii)-aktivierte fluoreszierende substanz Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Plasmabildschirm, ausgerüstet mit einer Frontplatte, die eine Glasplatte, auf der eine dielektrische Schicht und eine Schutzschicht aufgebracht sind, aufweist, mit einer Trägerplatte, die mit einer segmentierten Leuchtstoffschicht bedeckt ist, die rot-emittierende Farbsegmente mit einem rot-emittierenden Leuchtstoff blau-emittierende Farbsegmente mit einem blau-emittierenden Leuchtstoff sowie grün-emittierende Farbsegmente mit einem grün-emittierenden, Tb3+-aktivierten Leuchtstoff enthält, mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den Plasmazellen.
  • Plasmabildschirme ermöglichen Farbbilder mit hoher Auflösung, großer Bildschirmdiagonale und sind von kompakter Bauweise. Ein Plasmabildschirm weist eine hermetisch abgeschlossene Glaszelle, die mit einem Gas gefüllt ist, mit gitterförmig angeordneten Elektroden auf. Durch Anlegen einer elektrischen Spannung wird eine Gasentladung hervorgerufen, die Licht im ultravioletten Bereich (145 bis 185 nm) erzeugt. Durch Leuchtstoffe kann dieses Licht in sichtbares Licht umgewandelt und durch die Frontplatte der Glaszelle zum Betrachter emittiert werden.
  • Für Plasmabildschirme werden Leuchtstoffe verwendet, die unter Vakuum-UV-Anregung hocheffizient sind. Häufig verwendete grün-emittierende Leuchtstoffe sind zum Beispiel Zn2SiO4:Mn (ZSM) oder BaAl12O19:Mn (BAL). Beide Materialien zeigen eine gesättigte, grüne Emissionsfarbe mit einem hohen y-Wert von y > 0,7. Nachteilig ist bei beiden Materialien ihre relativ lange Abklingzeit t1/10, die für Zn2SiO4 mit 2,5% Mn beispielsweise bei 30 ms liegt. Dies liegt daran, dass der für die Emission des Lichtes relevante Übergang 4T1 → 6A1 spinverboten ist. Darüber hinaus sind die Abklingzeit t1/10 und der Farbpunkt eines Mn2+-aktivierten Leuchtstoffes stark abhängig von der Konzentration an Mn2+. Ein weiterer Nachteil ist die Empfindlichkeit von Mn2+ gegenüber einer Oxidation zu Mn3+ oder Mn4+, welche die Stabilität der Leuchtstoffe verringert.
  • Im Gegensatz dazu sind Tb3+-aktivierte Leuchtstoffe temperatur- und photostabil, da sich Tb3+ nur schwer zu Tb4+ oxidieren lässt. Ein weiterer Vorteil dieser Leuchtstoffe gegenüber Mn2+-aktivierten Leuchtstoffen ist ihre kürzere Abklingzeit t1/10, die je nach Wirtsgitter zwischen 2 und 10 ms liegt.
  • JP-A-10188820 beschreibt einen AC-Plasmabildschirm mit einem Blendschutzfilter, der eine Frontplatte, eine Trägerplatte und eine segmentierte Leuchtstoffschicht umfasst, die rot-, blau- und grün-emittierende Stoffe enthält, und der auch segmentierte rote, grüne und blaue Farbfilterschichten zwischen der segmentierten Leuchtstoffschicht und der Trägerplatte umfasst.
  • EP 1156507 beschreibt einen Plasmabildschirm mit einer Frontplatte, einer mit einer Leuchtschicht, die einen roten, einen blauen und einen grünen Tb(III)-aktivierten Leuchtstoff enthält, versehene Trägerplatte, einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen der Frontplatte und der Trägerplatte in Plasmazellen aufteilt und einer grünen Farbfilterschicht. Vorzugsweise enthält die grünen Farbfilterschicht Kupferphtalocyanin oder ein Derivat davon.
  • In US 6.004.481 wird ein grün-emittierender, Tb3+-aktivierter Leuchtstoff für Anwendungen in Plasmabildschirmen beschrieben, der die Zusammensetzung (Y1-x-y-zGdxTbyCez)BO3 aufweist, wobei 0,0 < x < 0,2, 0,01 < y < 0,1 und 0,0 < z < 0,1 ist.
  • Ein großer Nachteil Tb3+-aktivierter Leuchtstoffe ist ihr gelb-grüner Farbpunkt, der einen niedrigen y-Wert von y < 0,62 hat.
  • Der Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, einen Plasmabildschirm mit einem Tb3+-aktivierten Leuchtstoff bereitzustellen, dessen grüne Subpixel Licht mit einem verbesserten Farbpunkt liefern.
  • Die Aufgabe wird gelöst durch einen Plasmabildschirm, ausgerüstet mit einer Frontplatte, die eine Glasplatte, auf der eine dielektrische Schicht und eine Schutzschicht aufgebracht sind, aufweist, mit einer Trägerplatte, die mit einer segmentierten Leuchtstoffschicht bedeckt ist, die rot-emittierende Farbsegmente mit einem rotemittierenden Leuchtstoff, blau-emittierende Farbsegmente mit einem blau-emittierenden Leuchtstoff sowie grün-emittierende Farbsegmente mit einem grün-emittierenden, Tb3+-aktivierten Leuchtstoff enthält, mit einer Rippenstruktur, die den Raum zwischen Frontplatte und Trägerplatte in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays auf der Frontplatte und der Trägerplatte zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den Plasmazellen und mit einer grünen Farbfilterschicht, wobei die grüne Farbfilterschicht sich zwischen einem grün-emittierenden Farbsegment der Leuchtstoffschicht und der Trägerplatte befindet und die grüne Farbfilterschicht Pr3+-haltige Materialien enthält.
  • Neben einer starken Emission von Licht mit einer Wellenlänge zwischen 540 und 550 nm haben Tb3+-aktivierte Leuchtstoffe auch noch, wenn auch deutlich schwächer, Emissionsbanden im gelben und roten Spektralbereich. Durch eine grüne Farbfilterschicht, die Pr3+-haltige Materialien enthält, kann die Intensität dieser Emissionsbanden reduziert und können somit die y-Werte der Farbpunkte der Tb3+-aktivierten Leuchtstoffe erhöht werden.
  • Die vorteilhaft ausgewählten Materialien für eine grüne Farbfilterschicht gemäß Anspruch 1 und Anspruch 2 weisen eine hohe Transmission zwischen 530 und 550 nm auf.
  • Die vorteilhaft ausgewählten Tb3+-aktivierten Leuchtstoffe gemäß Anspruch 3 sind hocheffiziente grün-emittierende Leuchtstoffe bei Anregung mit VUV-Licht. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigt:
  • 1 den Aufbau und das Funktionsprinzip einer einzelnen Plasmazelle in einem AC-Plasmabildschirm mit einem grün-emittierendem Farbsegment der Leuchtstoffschicht und einer grünen Farbfilterschicht.
  • Wie in 1 gezeigt, weist eine Plasmazelle eines AC-Plasmabildschirms mit einer koplanaren Anordnung der Elektroden eine Frontplatte 1 und eine Trägerplatte 2 auf. Die Frontplatte 1 weist eine transparente Platte 3, beispielsweise aus Glas, auf, auf der eine dielektrische Schicht 4, die vorzugsweise niedrig schmelzendes Glas enthält, und darauf eine Schutzschicht 5, die vorzugsweise MgO enthält, aufgebracht sind. Auf der transparenten Platte 3 sind parallele, streifenförmige Entladungselektroden 6, 7 aufgebracht, die von der dielektrischen Schicht 4 bedeckt sind. Die Entladungselektroden 6, 7 sind zum Beispiel aus Metall, ITO oder einer Kombination aus einem Metall und ITO. Vorzugsweise weisen die Entladungselektroden 6,7 jeweils einen Streifen aus ITO auf, auf den jeweils eine schmalere Schicht aus Al oder Ag als Buselektrode aufgebracht ist. Die Trägerplatte 2 ist vorzugsweise aus Glas und auf der Trägerplatte 2 sind parallele, streifenförmige, senkrecht zu den Entladungselektroden 6, 7 verlaufende Adresselektroden 10 aus beispielsweise Ag aufgebracht. Diese Adresselektroden 10 sind von einer Leuchtstoffschicht 9 bedeckt, die Licht 13 in einer der drei Grundfarben Rot, Grün oder Blau emittiert. Dazu ist die Leuchtstoffschicht 9 in mehrere Farbsegmente unterteilt. Eine Rippenstruktur 12 mit Trennrippen aus vorzugsweise dielektrischem Material bildet individuell ansteuerbare Plasmazellen, in denen stille elektrische Entladungen stattfinden.
  • In der Plasmazelle und auch zwischen den Entladungselektroden 6, 7, von denen jeweils eine im Wechsel als Kathode bzw. Anode wirkt, befindet sich ein Gas. Das Gas kann zum Beispiel ein Edelgas, ein Gemisch aus Edelgasen mit Xe als UV-Licht emittierender Komponente, Stickstoff oder ein Gemisch aus Stickstoff und wenigstens einem Edelgas, wie beispielsweise He, Ne, Kr oder Xe enthalten. Nach Zündung der Oberflächenentladung, wodurch Ladungen auf einem zwischen den Entladungselektroden 6, 7 im Plasmabereich 8 liegenden Entladungsweg fließen können, bildet sich im Plasmabereich 8 ein Plasma, durch das je nach der Zusammensetzung des Gases Strahlung 11 im UV-Bereich, meist im VUV-Bereich, erzeugt wird. Die Strahlung 11 regt die Leuchtstoffschicht 9 zum Leuchten an, und diese Schicht emittiert sichtbares Licht 13, das durch die Frontplatte 1 nach außen tritt und somit einen leuchtenden Punkt auf dem Bildschirm darstellt. Die Leuchtstoffschicht 9 ist in mehrere Farbsegmente unterteilt. Üblicherweise sind die rot-, grün- bzw. blau-emittierenden Farbsegmente der Leuchtstoffschicht 9 in Form von senkrechten Streifentripeln aufgebracht. Eine Plasmazelle mit einem Farbsegment bildet ein sogenanntes Subpixel. Drei benachbarte Plasmazellen mit je einem rot-, grün- bzw. blauemittierenden Farbsegment bilden zusammen ein Pixel, oder auch Bildpunkt genannt.
  • Zwischen der Rückseite der Leuchtstoffschicht 9 eines grün-emittierenden Farbsegments und der Trägerplatte 2 ist eine grüne Farbfilterschicht 14 angeordnet. In der in 1 gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die grüne Farbfilterschicht 14 auch auf die Seitenwände der Plasmazellen zwischen der Leuchtstoffschicht 9 mit einem grünemittierenden Leuchtstoff und der Rippenstruktur 12. Es ist jedoch nicht notwendig, dass die grüne Farbfilterschicht 14 die gesamte Rückwand oder die gesamten Seitenwände der Plasmazellen bedeckt. Es ist ausreichend, wenn die Rückwand und/oder die Seitenwände zu mindestens einem Teil bedeckt sind.
  • Geeignete Materialien für eine grüne Farbfilterschicht 14 weisen eine hohe Transmission zwischen 530 und 550 nm auf und absorbieren bei 490, 590 und 620 nm. Besonders geeignet sind Pr3+-haltige Materialien wie PrPO4, [Pr(PO3)3]n, PrF3, PrOCl, PrOF, PrOBr, Pr3Al5O12, PrBO3, Pr2SiO5, Pr2Si2O7 oder PrB3O6, da Pr3+ bei 490 nm und 590 nm stark absorbiert. Insbesondere sind PrPO4 und [Pr(PO3)3]n zur Verwendung in einer grünen Farbfilterschicht 14 geeignet.
  • Die grüne Farbfilterschicht 14 kann gleichzeitig als Reflektor für grünes Licht, welches nicht in Richtung Frontplatte 1 emittiert wurde, fungieren.
  • Als Herstellungsverfahren für eine solche grüne Farbfilterschicht 14 kommen sowohl Trockenbeschichtungsverfahren, z. B. elektrostatische Abscheidung oder elektrostatisch unterstütztes Bestäuben, als auch Nassbeschichtungsverfahren, z. B. Siebdruck, Dispenserverfahren, bei denen eine Suspension mit einer sich den Kanälen entlang bewegenden Düse eingebracht wird, oder Sedimentation aus der flüssigen Phase in Betracht. Die gleichen Verfahren eignen sich zur Herstellung der Leuchtstoffschicht 9.
  • Als grün-emittierender Leuchtstoff in der Leuchtstoffschicht 9 wird ein Tb3+-aktivierter Leuchtstoff wie beispielsweise (YxGd1-x-y)BO3:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), LaPO4:Tb, (YxGd1-x-y)3Al5O12:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), CeMgAl11O19:Tb, GdMgB5O10:Ce, Tb, (YxGd1-x-y)2SiO5:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), (InxGd1-x-y)BO3:Tby (0 ≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤ 1), (Y1-x-yGdx)2O2S:Tby (0 ≤ x ≤ 1,0 ≤ y ≤ 1), LaOBr:Tb, LaOCl:Tb oder LaPO4:Ce, Tb eingesetzt. Die Konzentration an Tb3+ in den Leuchtstoffen liegt vorzugsweise zwischen 2 und 20 mol-%. Bevorzugt wird (Y0,7Gd0,2)BO3:Tb0,1 als Tb3+-aktivierter Leuchtstoff verwendet.
  • Als rot-emittierender Leuchtstoff kann beispielsweise (YxGd1-x)BO3:Eu (0 ≤ x ≤ 1), Y(VxP1-x)O4:Eu (0 ≤ x ≤ 1) oder Y2O3:Eu verwendet werden. Als blauemittierender Leuchtstoff wird vorzugsweise BaMgAl10O17:Eu verwendet.
  • Es kann von Vorteil sein, wenn sich eine rote Farbfilterschicht zwischen den Farbsegmenten der Leuchtstoffschicht 9 mit rot-emittierendem Leuchtstoff und der Trägerplatte 2 und/oder eine blaue Farbfilterschicht zwischen den Farbsegmenten der Leuchtstoffschicht 9 mit blau-emittierendem Leuchtstoff befindet. Als Pigmente für eine rote Farbfilterschicht können beispielsweise Fe2O3, TaON oder CdS-CdSe und als Pigmente für eine blaue Farbfilterschicht können zum Beispiel CoO-Al2O3 oder Ultramarin verwendet werden. Die Herstellung dieser Farbfilterschichten erfolgt nach einem der für die Herstellung der grünen Farbfilterschicht 14 beschriebenen Verfahren.
  • Grundsätzlich kann eine grüne Farbfilterschicht 14 in allen Typen von Plasmabildschirmen, wie zum Beispiel bei AC-Plasmabildschirmen mit oder ohne Matrixanordnung der Elektrodenarrays oder DC-Plasmabildschirmen eingesetzt werden.
  • Ausführungsbeispiel 1
  • Auf eine Trägerplatte 2 mit Rippenstruktur 12 wurde in den Plasmazellen, in denen später ein grün-emittierendes Farbsegment der Leuchtstoffschicht 9 sein sollte, eine grüne Farbfilterschicht 14 aus PrPO4 aufgebracht. Anschließend wurde (Y0,7Gd0,2)BO3:Tb0,1 als grün-emittierender Leuchtstoff auf der grünen Farbfilterschicht 14 mittels Siebdruck aufgebracht. Darauf folgend wurden die rot- und blau-emittierenden Farbsegmente mit Y2O3:Eu bzw. BaMgAl10O17:Eu als Leuchtstoffe hergestellt. Die Trägerplatte 2 wurde zusammen mit einer Frontplatte 1 und einem Gasgemisch mit Xenon als UV-Licht generierende Komponente zum Bau eines Plasmabildschirms mit verbessertem Farbpunkt für die grünen Pixel verwendet.
  • Der Farbpunkt (x, y) der grünen Subpixel in einem derartigen Plasmabildschirm betrug x = 0,323, y = 0,626. Im Vergleich dazu betrug der Farbpunkt (x, y) der grünen Subpixel eines analogen Plasmabildschirms ohne grüne Farbfilterschicht 14 aus PrPO4x = 0,331, y = 0,584.
  • Ausführungsbeispiel 2
  • Es wurde ein Plasmabildschirm analog wie im Ausführungsbeispiel 1 beschrieben hergestellt, nur dass Y2SiO5:5%Tb als grün-emittierender Leuchtstoff verwendet wurde.
  • Der Farbpunkt (x, y) der grünen Subpixel in einem derartigen Plasmabildschirm betrug x = 0,315, y = 0,638. Im Vergleich dazu betrug der Farbpunkt (x, y) der grünen Subpixel eines analogen Plasmabildschirms ohne grüne Farbfilterschicht 14 aus PrPO4 x = 0,335, y = 0,615.

Claims (3)

  1. Plasmabildschirm, ausgerüstet mit einer Frontplatte (1), die eine Glasplatte (3), auf der eine dielektrische Schicht (4) und eine Schutzschicht (5) aufgebracht sind, aufweist, mit einer Trägerplatte (2), die mit einer segmentierten Leuchtstoffschicht (9) bedeckt ist, die rot-emittierende Farbsegmente eines rot-emittierenden Leuchtstoffs, blauemittierende Farbsegmente eines blau-emittierenden Leuchtstoffs sowie grün-emittierende Farbsegmente eines grün-emittierenden, Tb3+-aktivierten Leuchtstoffs enthält, mit einer Rippenstruktur (12), die den Raum zwischen Frontplatte (1) und Trägerplatte (2) in Plasmazellen, die mit einem Gas gefüllt sind, aufteilt, mit einem oder mehreren Elektroden-Arrays (6, 7, 10) auf der Frontplatte (1) und der Trägerplatte (2) zur Erzeugung von stillen elektrischen Entladungen in den Plasmazellen und mit einer grünen Farbfilterschicht (14) dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Farbfilterschicht sich zwischen einem grünemittierenden Farbsegment der Leuchtstoffschicht (9) und der Trägerplatte (2) befindet und die grüne Farbfilterschicht (14) Pr3+-haltige Materialien enthält.
  2. Plasmabildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Pr3+-haltige Materialien aus der Gruppe PrPO4, [Pr(PO3)3]n, PrF3, PrOCl, PrOF, PrOBr, Pr3Al5O12, PrBO3, Pr2SiO5, Pr2Si2O5 und PrB3O6 ausgewählt sind.
  3. Plasmabildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der grüne, Tb3+-aktivierte Leuchtstoff aus der Gruppe (YxGd1-x-y)BO3:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), LaPO4:Tb, (YxGd1-x-y)3Al5O12:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), CeMgAl11O19:Tb, GdMgB5O10:Ce, Tb, (YxGd1-x-y)2SiO5:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), (InxGd1-x-y)BO3:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), (Y1-x-yGdx)2O2S:Tby (0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1), LaOBr:Tb, LaOCl:Tb und LaPO4:Ce, Tb ausgewählt ist.
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