DE60316087T2 - Plasma-Anzeigetafel mit grünem Leuchtstoff aus Aluminatmischung mit Spinelstruktur - Google Patents

Plasma-Anzeigetafel mit grünem Leuchtstoff aus Aluminatmischung mit Spinelstruktur Download PDF

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Plasmaflachbildschirm, der eine durchsichtige vordere Platte und eine hintere Platte umfasst, die zwischen sich Entladungskammern lassen, die mit einem Gas gefüllt sind, das fähig ist, ultraviolette Strahlung infolge der Auswirkung von Entladungen zu emittieren, und wobei die Wände der Kammern mindestens teilweise mit einer Schicht einer Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, infolge der Erregung der ultravioletten Strahlung, grünes, blaues oder rotes Licht zu emittieren, beschichtet sind.
  • Plasmabildschirme zum Anzeigen von Bildern umfassen im Allgemeinen zwei parallele Platten, die mit Anordnungen von Elektroden bereitgestellt sind; die Schnittflächen zwischen den Elektroden der verschiedenen Anordnungen definieren, zwischen den Platten, Entladungskammern, die mit Entladungsgas gefüllt sind; wenn der Bildschirm in Betrieb ist, werden geeignete Spannungen zwischen den Elektroden angelegt, um lichtemittierende Plasmaentladungen in diesen Kammern zu erhalten; um diese Entladungskammern oder Gruppen von Entladungskammern zu trennen, wird im Allgemeinen eine Anordnung von Abgrenzrippen zwischen diesen Platten angeordnet, wobei beabsichtigt ist, dass die Abgrenzrippen diese Kammern oder Gruppen von Kammern trennen und, im Allgemeinen, diese Platten trennen; um fähig zu sein, sichtbares Licht zu emittieren, obwohl die Entladungen im Allgemeinen in Ultraviolett emittieren, werden im Allgemeinen Schichten von Leuchtstoffen auf den Wänden der Zellen aufgetragen, insbesondere auf den Seiten der Abgrenzrippen.
  • In Trichrom-Plasmabildschirmen gibt es drei Arten von UV-erregbaren Leuchtstoffen, die in den drei ausgeprägten Grundfarben, nämlich Rot, Grün und Blau, emittieren. Jede Zelle des Bildschirms ist mit nur einer Art von Leuchtstoff versehen, und die Zellen sind zusammengruppiert in Gruppen von drei benachbarten Zellen mit unterschiedlichen Emissionsfarben, wobei jede Gruppe ein Pixel des Bildschirms bildet, das fähig ist, ein Bestandteil von jedem Bild abzubilden, das abgebildet werden soll.
  • Als roter Leuchtstoff wird bekanntlich eine Zusammensetzung benutzt, die auf einem Yttriumgadoliniumborat basiert, das mit dreiwertigem Europium der allgemeinen Formel Eu:(YGd)BO3 dotiert ist.
  • Als grüner Leuchtstoff wird bekanntlich eine Zusammensetzung benutzt, die auf einem mit Mangan dotierten Zinksilikat der allgemeinen Formel Mn:Zn2SiO4 basiert.
  • Als blauer Leuchtstoff wird bekanntlich eine Zusammensetzung benutzt, die auf einem Magnesium-Bariumaluminat, dotiert mit zweiwertigem Europium der allgemeinen Formel Eu:BaMgAl10O17 , basiert; ein solches Aluminat ist von der Art eines β-Aluminiumoxids und weist eine Spinellstruktur auf.
  • Wie in 10 des Dokuments US 2001-003410 dargestellt wird, ist die statische Aufladung dieser verschiedenen Leuchtstoffe sehr unterschiedlich:

    + 0,03 μC/g im Falle des Gadoliniumyttriumborats,
    – 0,15 μC/g im Falle des mit Mangan dotierten Silikats,
    + 0,11 μC/g im Falle des Magnesium-Bariumaluminats.
  • Wie durch das Dokument US 2001-003410 gelehrt, führen diese Unterschiede in statischen Aufladungseigenschaften zu Schwankungen in der Auslösung und Ausdehnung der Entladungen zwischen den Zellen unterschiedlicher Farben eines Plasmabildschirms, und dies erfordert entweder teure Geräte zum Ausgleichen dieser Unterschiede oder führt zu Defekten in der Bildanzeige durch den Bildschirm.
  • Um diesen Nachteil teilweise zu beseitigen, schlägt das Dokument US 2001-003410 vor, den auf Zinksilikat basierenden grünen Leuchtstoff mit einem anderen grünen Leuchtstoff zu mischen, der auf einem durch Terbium aktivierten Seltenerdborat basiert.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist, eine bessere Lösung für dieses Problem der statischen Aufladung vorzuschlagen.
  • Außerdem wurde festgestellt, dass die Emissionsleistung der Leuchtstoffe von dem Verfahren abhängt, das benutzt wird, um den Bildschirm herzustellen, besonders was die Wärmebehandlungen anbetrifft, die der Bildschirm unterzogen wird, insbesondere derjenigen, die notwendig ist, um die vordere und die hintere Platte zusammenzufügen, im Allgemeinen bei zwischen 400 °C und 450 °C:
    • – wenn diese Behandlung in einem Vakuum ausgeführt wird, wurde festgestellt, dass sich die Emissionsleistung des auf Zinksilikat basierenden grünen Leuchtstoffs beträchtlich vermindert, wohingegen sich die Leistung des blauen Leuchtstoffs, der auf einem Magnesium-Bariumaluminat basiert, nicht vermindert;
    • – umgekehrt, wenn diese Behandlung in einer Atmosphäre ausgeführt wird, wurde festgestellt, dass sich die Emissionsleistung des auf einem Magnesium-Bariumaluminat basierenden blauen Leuchtstoffs beträchtlich vermindert, wohingegen sich die Leistung des auf dem Zinksilikat basierenden grünen Leuchtstoffs nicht vermindert.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist, eine Lösung vorzuschlagen, was die grünen und blauen Leuchtstoffe anbetrifft, die es möglich macht, gleichzeitig für beide dieser Leuchtstoffe, die Verminderung in ihrer Leistung während der Herstellung der Bildschirme zu verhindern.
  • Zu diesem Zweck ist der Gegenstand der Erfindung ein Plasmaflachbildschirm, eine durchsichtige vordere Platte und eine hintere Platte umfassend, die zwischen sich Entladungskammern lassen, die mit einem Gas gefüllt sind, das fähig ist, ultraviolette Strahlung infolge der Auswirkung von Entladungen zu emittieren, und wobei die Wände der Kammern mindestens teilweise mit einer Schicht einer Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, infolge der Erregung der ultravioletten Strahlung, grünes, blaues oder rotes Licht zu emittieren, beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, grüne Farbe zu emittieren, aus mindestens 80 % des Gewichts einer Mischung von zwei Aluminaten besteht, die eine Spinellstruktur aufweisen von der Art des Magnetoplumbits und/oder der Art des β-Aluminiumoxids, eine Art A in einem Gewichtsanteil pA , derart, dass 90 % mit Mangan dotiert ist, ohne mit Terbium dotiert zu sein, und die andere Art B in einem Gewichtsanteil pB = 1 – pA, die mit Cer und mit Terbium dotiert ist, ohne mit Mangan dotiert zu sein.
  • Die verbleibenden höchstens zwanzig Prozent der Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, grünes Licht zu emittieren, und nicht aus dieser Mischung gebildet ist, können andere bekannte Arten von grünen Leuchtstoffen umfassen.
  • Das Dokument US 3,937,998 beschreibt grüne Leuchtstoffaluminate, entsprechend denen von dieser Mischung, und deren Benutzung in fluoreszierenden Lampen, wenn sie mit Leuchtstoffen, die andere Farben emittieren, insbesondere Rot, gemischt werden. Dokument US 4,096,088 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen von grünlich-gelben Leuchtstoffaluminaten der B-Aluminatart, die dotiert und aktiviert werden durch Cer und Terbium. Ein solches Verfahren kann benutzt werden, um die Aluminate der Mischung der Erfindung herzustellen.
  • Diese zwei grünen Leuchtstoffaluminate, eines mit Mangan dotiert, das andere mit Cer und mit Terbium dotiert, weisen unterschiedliche Farb- und Nachleuchteigenschaften auf; die Benutzung in einem Plasmabildschirm einer Mischung von zwei grünen Leuchtstoffen, die unterschiedliche Eigenschaften haben, macht es vorteilhafterweise möglich, die kolorimetrischen Eigenschaften und Nachleuchteigenschaften der Zusammensetzung, die fähig ist, grünes Licht zu emittieren, auf das erforderliche Maß abzustimmen, indem die Anteile pA, pB in der Mischung abgestimmt werden. Solch eine einfache Abstimmung wäre nicht möglich, wenn ein einziges Aluminat benutzt wird, das die drei Dotiersubstanzen – Mangan, Cer und Terbium – zusammen umfasst, wie in den Dokumenten JP 56-086983 , JP 03-017182 und JP 05-086366 beschrieben, insbesondere aufgrund der Grenzen von fester Löslichkeit von diesen Dotiersubstanzen in dem in diesen Dokumenten beschriebenen Aluminat.
  • Ein Vorteil der Benutzung von Aluminaten anstatt von Zinksilikat für die grüne Farbe liegt in der Morphologie der Aluminatteilchen, welche, aufgrund ihrer flachen Kristallform, förderlich ist für dichtere und homogenere Beschichtungen, die auf die Wände der Entladungskammern des Bildschirms aufgetragen werden; dies begrenzt daher die Risiken der Bildung von Anhäufungen während des Auftrags des grünen Leuchtstoffs auf den Wänden der Entladungskammern, wobei diese Bildung die Lichtausbeute des Bildschirms beinträchtigen würde.
  • Vorzugsweise basiert der Leuchtstoff, der fähig ist blaue Farbe zu emittieren, auf einem mit Europium dotierten Aluminat, das eine Spinellstruktur der Art des β-Aluminiumoxids aufweist.
  • Daher weisen die Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, grüne Farbe zu emittieren, und die Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, blaue Farbe zu emittieren, dieselben statischen Aufladungseigenschaften auf, da beide auf Aluminaten derselben Art basieren; die grünen Zellen und die blauen Zellen weisen daher dieselben Entladungsauslösungs- und -ausdehnungseigenschaften auf; insbesondere im Falle der herkömmlichen Benutzung von Yttriumgadoliniumborat, wie roter Leuchtstoff mit einer statischen Aufladung von +0,03 μC/g, sind die statischen Aufladungen der unterschiedlichen Leuchtstoffe homogenisiert und die Eigenschaften der roten Zellen und die der anderen Zellen sind vorteilhafterweise abgestimmt; daher bietet insgesamt der Bildschirm gemäß der Erfindung bessere Bildqualität, und es ist einfacher und kostengünstiger den Bildschirm zu betreiben.
  • Daher bieten der grüne und der blaue Leuchtstoff des Bildschirms außerdem Ausstrahlungsleistungsgrade an, die in gleicher Weise von dem Verfahren zur Herstellung des Bildschirms abhängen; zum Beispiel vermindert eine Wärmebehandlung an diesem Bildschirm, bei zwischen 400 °C und 450 °C, wenn sie in einem Vakuum ausgeführt wird, in keiner Weise die Emissionsleistung der Leuchtstoffe, weder die der grünen Leuchtstoffzusammensetzung, noch die der blauen Leuchtstoffzusammensetzung.
  • Es gilt vorzugsweise:
    • – das Aluminat A hat die allgemeine Formel Mn:M11–zM2zAlxOy;
    • – das Aluminat B hat die allgemeine Formel Ce, Tb:M'11–z, M'2z, Alx, Ov,; wobei M1, M'1, M2, M'2 von einer Gruppe ausgewählt sind, die Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Cd und die Mischungen dieser Bestandteile umfassen, wobei 9 < x < 13, 9 < x' < 13, 16 < y < 20, 16 < y' < 20, wobei 0 ≤ z < 1, 0 ≤ z' < 1.
  • Es gilt vorzugsweise:
    • – das Aluminat A hat die Formel Mn:Ba1–zSrzAl12O19, wobei 0 ≤ z < 1;
    • – das Aluminat B hat die Formel Ce, Tb:MgAl11O19.
  • Der Vorteil beim Auswählen insbesondere dieser zwei Aluminate ist, dass sie ganz unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, was sowohl Emissions-Kolorimetrie als auch Nachleuchtdauer der Emission anbetrifft; durch Ändern der Anteile pA und pB in der grünen Leuchtstoffmischung gemäß der Erfindung ist es dann möglich, einen breiteren Bereich von grünen Schattierungen zu erhalten, von einem tiefen Grün bis zu einem gelb getönten Grün, und die Leuchtstoffstrahlungsnachleuchtdauer von 7 ms bis annähernd 15 ms zu verändern.
  • Gemäß einer ersten vorteilhaften Variante der Erfindung, liegt pA zwischen 57 % und 63 %, das heißt bei ungefähr 60 %. dieser Anteil von Aluminaten in der Mischung gemäß der Erfindung bietet einen kolorimetrischen Vorteil gegenüber Zinksilikat des Stands der Technik, wie die 1 und 2 darstellen:
  • 2 zeigt, dass für pA = 60 % die Nachleuchtzeit der Mischung gemäß der Erfindung identisch ist zu der von Zinksilikat des Stands der Technik;
  • 1 zeigt, dass für pA = 60 % die trichromatischen Koordinaten x (durchgezogene Linie und schwarze Quadrate) und y (gestrichelte Linie und weiße Quadrate) der Aluminatmischung gemäß der Erfindung einer grünen Farbe entsprechen, die gesättigter ist als die, die durch Zinksilikat des Stands der Technik ausgestrahlt wird.
  • Dies verbessert daher die Bildanzeigequalität des Bildschirms.
  • Gemäß einer zweiten vorteilhaften Variante der Erfindung, liegt pA zwischen 27 % und 33 %, das heißt bei ungefähr 30 %; dieser Anteil von Aluminaten in der Mischung gemäß der Erfindung bietet einen kolorimetrischen Vorteil gegenüber Zinksilikat des Stands der Technik, wie die 1 und 2 darstellen:
  • 2 zeigt, dass für pA = 30 % die Nachleuchtdauer der Mischung gemäß der Erfindung vorteilhafterweise kürzer ist als die von Zinksilikat des Stands der Technik;
  • 1 zeigt, dass für pA = 30 % die trichromatischen Koordinaten x (durchgezogene Linie und schwarze Quadrate) und y (gestrichelte Linie und weiße Quadrate) der Aluminatmischung gemäß der Erfindung ziemlich nahe bei denen von Zinksilikat des Stands der Technik bleiben.
  • Daher ist es aufgrund der Erfindung möglich, die Nachleuchtdauer der grünen Farbe des Bildschirms zu reduzieren, ohne die kolorimetrischen Eigenschaften dieser Farbe zu vermindern.
  • Vorzugsweise basiert die Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, rote Farbe zu emittieren, auf Yttriumgadoliniumborat, das mit dreiwertigem Europium dotiert ist.
  • Vorzugsweise weist der Bildschirm gemäß der Erfindung mindestens zwei Anordnungen von Elektroden auf, die derart zusammenlaufen, dass jede Zelle über eine Elektrode der ersten Anordnung und eine Elektrode der zweiten Anordnung versorgt wird.
  • Vorzugsweise weist die hintere Platte eine Anordnung von Abgrenzrippen auf, die die Zellen, oder Gruppen von Zellen, definieren und Zellenwände bilden, die mit der Schicht einer Leuchtstoffzusammensetzung beschichtet sind.
  • Die Erfindung wird deutlicher verstanden werden beim Lesen der nachfolgenden Beschreibung, die durch nicht einschränkendes Beispiel und mit Bezug auf die beigefügten Figuren gegeben wird, wobei:
  • 1, wie schon beschrieben, zeigt die Variationen in den trichromatischen Koordinaten x und y in der herkömmlichen CIE-Darstellung der grünen Emission von verschiedenen grünen Leuchtstoffmischungen gemäß der Erfindung, abhängig von den Anteilen pA von Aluminat A in dieser Mischung; die zwei Punkte entsprechend der trichromatischen Koordinaten x und y des auf Zinksilikat basierenden grünen Leuchtstoffs des Stands der Technik werden ebenfalls gezeigt; und
  • 2, wie schon beschrieben, zeigt die Variationen in der Nachleuchtzeit der grünen Emission von verschiedenen grünen Leuchtstoffmischungen gemäß der Erfindung, abhängig von dem Anteil pA von Aluminat A in dieser Mischung; die horizontale Linie bei 12 ms entspricht der Nachleuchtzeit des auf Zinksilikat basierenden grünen Leuchtstoffs des Stands der Technik.
  • Der Plasmabildschirm gemäß der Erfindung umfasst eine vordere Platte und eine hintere Platte, die zwischen sich Entladungskammern lassen, die mit einer Mischung aus Neon und Xenon gefüllt sind und in Reihen und Säulen verteilt sind.
  • Die vordere Platte weist, auf ihrer inneren Fläche, eine Anordnung von koplanaren Elektroden, sogenannte Sustainelektroden, auf, die mit einer dielektrischen Schicht, sowie einem auf Magnesia basierenden Schutz und einer emittierenden Schicht von Sekundärelektronen beschichtet sind.
  • Die hintere Platte weist, auf ihrer inneren Fläche, eine Anordnung von Elektroden, sogenannte Adresselektroden auf, sowie eine Anordnung von Abgrenzrippen, die die Zellen definieren und als Abstandshalter zwischen den Platten dienen.
  • Die Anordnungen von Elektroden sind angepasst und die Platten sind derart miteinander verbunden, dass jede Zelle des Bildschirms durch ein einzelnes Paar von Sustainelektroden und einer Adresselektrode versorgt wird, und dass jede Reihe von Zellen durch dasselbe Paar von Sustainelektroden versorgt wird, und dass jede Säule von Zellen durch eine einzelne Adresselektrode versorgt wird.
  • Die Wände der Zellen, die den Seiten der Abgrenzrippen und der hinteren Platte entsprechen, sind mit einer Leuchtstoffzusammensetzung beschichtet, die fähig ist, rotes, grünes oder blaues Licht zu emittieren; die Zellen einer einzelnen Säule sind alle mit einer identischen Zusammensetzung versehen und emittieren in derselben Farbe; die Zellen von benachbarten Säulen sind mit Zusammensetzungen versehen, die unterschiedliche Farben emittieren; abschließend sind die Farben in der Folge Rot-Grün-Blau angeordnet.
  • Die rote Leuchtstoffzusammensetzung basiert auf Yttriumgadoliniumborat, das mit dreiwertigem Europium mit der allgemeinen Formel Eu:(YGd)BO3 dotiert ist.
  • Die grüne Leuchtstoffzusammensetzung ist, gemäß der Erfindung, eine Mischung von zwei Aluminaten, die eine Spinellstruktur der Art des Magnetoplumbits oder der Art des β-Aluminiumoxids aufweist, eine Art A mit der Formel Mn:BaSrAl12O19, mit einem Gewichtsanteil pA = 30 %, und die andere Art B mit der Formel Ce, Tb:MgAl11O19, mit einem Gewichtsanteil pB = 70 %.
  • Die blaue Leuchtstoffzusammensetzung basiert auf einem Magnesium-Bariumaluminat, das mit einem zweiwertigen Europium, der Art des β-Aluminiumoxids, mit der Formel Eu:BaMgAl10O17 dotiert ist.
  • Um den Plasmabildschirm gemäß der Erfindung herzustellen, werden Verfahren benutzt, die schlechthin bekannt sind, und werden hier nicht ausführlich beschrieben.
  • Es gibt eine Vielzahl von Verfahren, die benutzt werden können, um die Mischung des grünen Leuchtstoffs gemäß der Erfindung herzustellen; diese Mischung kann durch trockenes Reibmahlen hergestellt werden.
  • Vorteilhafterweise wird diese Mischung in einem flüssigen Medium während des Schritts des Herstellens einer Siebdruckpaste hergestellt: in diesem Falle werden die Leuchtstoffe direkt in die Siebdruckpaste gemischt, wenn die Letztere gemischt wird. Diese Paste kann dann in herkömmlicher Weise zum Beschichten der hinteren Platte mit den Leuchtstoffen verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung wurde beschrieben mit Bezug auf einen Plasmabildschirm der Art mit koplanaren Elektroden; es ist für einen Fachmann nahe liegend, dass die Erfindung für andere Arten von Plasmabildschirmen, mit oder ohne Elektroden, zutreffen kann, ohne vom Umfang der hier angefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims (6)

  1. Plasmaflachbildschirm, eine durchsichtige vordere Platte und eine hintere Platte umfassend, die zwischen sich Entladungskammern lassen, die mit einem Gas gefüllt sind, das fähig ist, ultraviolette Strahlung infolge der Auswirkung von Entladungen zu emittieren, und wobei die Wände der Kammern mindestens teilweise mit einer Schicht einer Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, infolge der Erregung der ultravioletten Strahlung, grünes, blaues oder rotes Licht zu emittieren, beschichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, grüne Farbe zu emittieren, aus mindestens 80 % des Gewichts einer Mischung von zwei Aluminaten besteht, die eine Spinellstruktur aufweisen von der Art des Magnetoplumbits und/oder der Art des β-Aluminiumoxids, eine Art A in einem Gewichtsanteil 10 %≤ PA≤ 90 %, derart, dass Art A mit Mangan dotiert ist, ohne mit Terbium dotiert zu sein, und die andere Art B in einem Gewichtsanteil pB = 1 – pA, die mit Cer und mit Terbium dotiert ist, ohne mit Mangan dotiert zu sein.
  2. Bildschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtstoffzusammensetzung, die fähig ist, blaue Farbe zu emittieren, auf einem mit Europium dotierten Aluminat, das eine Spinellstruktur der Art des β-Aluminiumoxids aufweist, basiert.
  3. Bildschirm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass: – das Aluminat A die allgemeine Formel Mn:M1l–zM2zAlxOy hat; – das Aluminat B die allgemeine Formel Ce, Tb:M'11–z,M'2Z,Alx,Oy, hat; wobei M1, M'1, M2, M'2 von einer Gruppe ausgewählt sind, die Ba, Ca, Sr, Mg, Zn, Cd und die Mischungen dieser Bestandteile umfassen, wobei 9 < x < 13, 9 < x' < 13, 16 < y < 20, 16 < y' < 20, wobei 0 ≤ z < 1, 0 ≤ z' < 1.
  4. Bildschirm nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: – das Aluminat A die Formel Mn:Ba(1–z)SrzAl12O19 hat, wobei 0 ≤ z < 1; – das Aluminat B die Formel Ce, Tb:MgAl11O19 hat.
  5. Bildschirm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass pA zwischen 57 % und 63 % liegt.
  6. Bildschirm nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass pA zwischen 27 % und 33 % liegt.
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