DE69824034T2

DE69824034T2 - Lumineszenzmittel, pulverförmiges lumineszenzmittel, plasma-anzeigetafel und herstellungsverfahren dersleben

Info

Publication number: DE69824034T2
Application number: DE69824034T
Authority: DE
Inventors: Masaki Minoo-shi Aoki; Hiroyuki Osaka-shi KADO; Shigeo Hirakata-shi Suzuki; Hiroyuki Katano-shi Kawamura; Mitsuhiro Sakai-shi Ohtani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2005-06-30
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: DE69824053T2; DE69837500T2; EP1375626A3; CN1475546A; DE69837500D1; CN1285081A; CN1129946C; EP1261013B1; DE69836837T2; EP1375626A2; DE69824034D1; DE69836837D1; EP1030339A4; US20030107318A1; EP1030339A1; US6614165B1; WO1999024999A1; EP1375626B1; US6667574B2; US6833672B2

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Lumineszenzmittel und ein pulverförmiges Lumineszenzmittel, das mit hoher Effizienz Licht emittiert, eine in Anzeigevorrichtungen verwendete Plasma-Anzeigetafel und ein Herstellungsverfahren derselben.
Technischer Hintergrund
Die Kathodenstrahlröhre (CRT, „Cathode Ray Tube") wurde üblicherweise für die Anzeigevorrichtungen von Fernsehgeräten benutzt. Die CRT ist nicht für große Bildschirme mit einer Diagonalgröße von 101,6 cm (40 inches) oder mehr aufgrund von Bautiefe und Gewicht geeignet, obwohl sie in Auflösung und Bildqualität besser als Plasma-Anzeigetafeln oder Flüssigkristallanzeigen ist. Die Flüssigkristallanzeige ist in der Bildschirmgröße und dem Betrachtungswinkel begrenzt, trotz solcher Vorteile wie geringer Leistungsverbrauch und geringe Betriebsspannung.
Die Plasma-Anzeigetafel kann andererseits in Großbildschirmanzeigen benutzt werden, da kein Problem in Bezug auf Bautiefe und Gewicht besteht. So wurden bereits Produkte der 101,6 cm (40 inch)-Klasse entwickelt, die die Plasma-Anzeigetafel benutzen (siehe beispielsweise Functional Materials, Februar-Ausgabe, 1996, Bd. 16, Seiten 2, 7).
Die Bauweise einer Plasma-Anzeigetafel nach dem Stand der Technik wird weiter unten mit Bezug auf die beiliegende Zeichnung beschrieben. 12 ist ein Querschnitt, der den schematischen Aufbau einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungstyp zeigt.
In 12 bezeichnet Bezugsziffer 41 eine vordere Abdeckungsplatte (vorderes Glassubstrat) mit einer auf dem vorderen Glassubstrat 41 gebildeten Anzeigeelektrode 42. Die vordere Abdeckungsplatte 41 mit der darauf gebildeten Anzei geelektrode 42 ist weiterhin durch eine dielektrische Glasschicht 43 und eine Schutzschicht 44 aus Magnesiumoxid (MgO) bedeckt (siehe beispielsweise ungeprüfte Patentoffenlegung (Kokai) Nr. 5-342991).
Bezugsziffer 45 bezeichnet eine hintere Platte (hinteres Glassubstrat) mit einer Adresselektrode 46, einem Grenzsteg 47 und einer sphärischen Lumineszenzschicht 48, die auf dem hinteren Glassubstrat 45 vorgesehen sind. Bezugsziffer 49 bezeichnet einen mit einem Entladungsgas gefüllten elektrischen Entladungsraum. Die Lumineszenzschicht umfasst Lumineszenzschichten in drei Farben, rot, grün und blau, die in dieser Reihenfolge zur Farbanzeige angeordnet sind. Die Lumineszenzschichten verschiedener Farben werden zum Emittieren von Licht durch ultraviolette Strahlen von kurzer Wellenlänge (147 nm) angeregt, die durch elektrische Entladung emittiert werden.
Als Lumineszenzschichten 48 für die Plasma-Anzeigetafel werden heute (YGd) EuBO₃ für rot, BaEuMgAl₁₀O₁₇ für blau und Zn₂MnSiO₄ für grün benutzt (siehe beispielsweise Electronics Packaging Technology; Juli 1997; Bd. 113, Nr. 7, Seiten 23 bis 26).
Die oben beschriebenen Plasma-Anzeigetafeln der 101,6 bis 106,68 cm (40 bis 42 inch)-Klasse, die zur Zeit hergestellt werden, haben eine Leuchtkraft von 150 bis 250 cd/m² beim NTSC-Pixelniveau (640 × 480 Pixel, Zellenabstand 0,43 mm × 1,29 mm, Fläche einer Zelle 0,55 mm²)(siehe beispielsweise Functional Materials, Februarausgabe, 1996, Bd. 16, Seiten 2, 7).
Unlängst wurden Plasma-Anzeigetafeln der 101,6 bis 106,68 cm (40 bis 42 inch)-Klasse mit einer Leuchtkraft von 250 bis 450 cd/m² im NTSC-Pixelniveau berichtet (siehe beispielsweise Flat Panel Display, 1997, Teil 5-1, Seiten 198–199). Von der konventionellen CRT-Technologie wird im Gegensatz dazu gesagt, dass sie eine Leuchtkraft von etwa 500 cd/m² erreichen kann.
Das hochauflösende Fernsehen in seiner vollen Ausprägung, das in jüngster Zeit im Mittelpunkt der Aufmerksamkeit steht, erfordert 1920 × 1125 Pixel, was zu einer feinen Auflösung von einem Zellenabstand von 0,15 mm × 0,48 mm und einer Zellgröße von 0,072 mm² im Fall der 106,68 cm (42 inch)-Klasse führt.
Wenn ein hochauflösendes Fernsehgerät mit einer 106,68 cm (42 inch)-Plasma-Anzeigetafel hergestellt wird, wird der Bildschirmbereich pro Pixel so klein wie ein 1/7 oder 1/8 dessen einer NTSC-Anzeige. Wenn das hochauflösende Fernsehgerät mit der 106,68 cm (42 inch)-Plasma-Anzeigetafel von konventioneller Zellenkonfiguration hergestellt wird, wird als Ergebnis davon die Emissionsstärke der Anzeigetafel zu 1/7 oder 1/8 derer bei der NTSC-Anzeige, nämlich 0,15 bis 0,171 m/W.
Daher wird vorhergesagt, dass die Leuchtkraft eines hochauflösenden Fernsehgerätes, das mit der 106,68 cm (42 inch)-Plasma-Anzeigetafel hergestellt wird, auf niedrige Werte wie 30 bis 40 cd/m² annimmt, wenn man dasselbe Leuchtmittel, dieselbe Gaszusammensetzung und denselben Gasdruck verwendet. Dies macht es wünschenswert, die Leuchtkraft zu verbessern.
Wie oben beschrieben muss die Leuchtkraft deutlich gesteigert werden, wenn ein Fernsehgerät mit einer solch kleinen Pixelgröße wie beim hochauflösenden Fernsehen unter Verwendung der Plasma-Anzeigetafel mit einer ähnlichen Helligkeit hergestellt werden soll.
Weiterhin bestehen mit Bezug auf das Lumineszenzmittel Probleme wie unten beschrieben.
Das erste Problem besteht darin, dass Lumineszenzmittel verschiedener Farben unterschiedliche Leuchtkraftniveaus haben.
Während verschiedene Typen von Lumineszenzmitteln für jeweils rotes, grünes als auch blaues Licht in der Plasma-Anzeigetafel untersucht wurden, hat grünes Lumineszenzmittel die höchste Leuchtkraft und blaues Lumineszenzmittel die geringste Leuchtkraft von allen diesen Typen.
Beispielsweise ergibt sich das Leuchtkraftverhältnis der Farben rot, grün und blau als etwa 2 : 3 : 1 bei einer niedrigen Farbtemperatur von etwa 5.000°, wenn YEuBO₃ als rotes, Zn₂MnSiO₄ als grünes und BaEuMgAl₁₀O₁₇ als blaues Lumineszenzmittel verwendet wird (Eu-Anteil 0,15).
Entsprechend wurde bei den Plasma-Anzeigetafeln nach dem Stand der Technik die Farbtemperatur durch elektronisches Unterdrücken der Lichtemission durch das grüne Lumineszenzmittel mit der höchsten Leuchtkraft erhöht, um dadurch den Weißabgleich zu verbessern. Diese Gestaltung führt jedoch aufgrund der Reduktion der Lichtemission des Lumineszenzmittels mit einer hohen Leuchtkraft zu einer geringeren Helligkeit der Plasma-Anzeigetafel als Ganzes.
Dies zeigt, dass die Steigerung der Leuchtkraft des blauen Lichtes sehr wirkungsvoll für die Lösung des Problems ist, da die Farbtemperatur erhöht werden kann, ohne die Leuchtkraft des grünen und roten Lichtes zu reduzieren, indem die Leuchtkraft des blauen Lichtes gesteigert wird, die die geringste der Lumineszenzmittel ist.
Als zweites werden Lumineszenzschichten der Plasma-Anzeigetafeln gemäß dem Stand der Technik durch Aufbringen einer Lumineszenzpartikel enthaltenden Tinte durch eine Druckprozess oder durch Beschichten mit einer fotosensitiven Folie mit Lumineszenzpartikeln hergestellt. Bei jedem dieser Prozesse ist es nötig, die Tafel bei einer Temperatur von etwa 500°C nach der Bildung der Lumineszenzschicht zu brennen, um einen in der Tinte oder der Folie enthaltenen organischen Bindemittelbestandteil zu entfernen. Es ist weiterhin nötig, die Tafel bei einer Temperatur von 400°C oder höher zu brennen, um die vordere Abdeckungsplatte mit der hinteren Platte zu verbinden.
Bei diesen Brennprozessen werden die in der Tafel verwendeten Lumineszenzmittel bis zu einem gewissen Ausmaß einer thermischen Veränderung unterworfen, die zu einer Verschlechterung der Leuchtkraft und/oder Chromatizität führt.
Wie oben beschrieben besteht bei Plasma-Anzeigetafeln das Problem der thermischen Schädigung des Lumineszenzmittels während der für die Herstellung benötigten Brennprozesse (siehe beispielsweise Transaction of the 263rd Conference of Phosphor Engineering Association, Seiten 9–13, 1996; Optonics, 1997, Nr. 6, Seiten 149–155).
Beim Brennprozess sind die Lumineszenzmittel bis zu einem gewissen Grad einer thermischen Veränderung unterworfen, die zu einer Verschlechterung der Leuchtkraft und/oder Chromatizität führt. Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, das zur Zeit als blaues Lumineszenzmittel verwendet wird, erfährt eine besonders signifikante thermische Verschlechterung.
Das als blaues Lumineszenzmittel verwendete Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇ kann leicht durch Vakuumultraviolettstrahlen (Wellenlänge 147 nm, 172 nm) beschädigt werden, die die Plasma-Anzeigetafel anregen. Die Emissionsintensität verringert sich mit längerem Betrieb der Tafel, womit sich ein Problem der Betriebslebensdauer ergibt.
Wie oben beschrieben hat das blaue Lumineszenzmittel der Plasma-Anzeigetafel die Probleme einer thermischen Verschlechterung des Lumineszenzmittels während der für die Herstellung benötigten Brennprozesse und kurzer Betriebslebensdauer.
Es wurden Anstrengungen unternommen, um die thermische Verschlechterung des Lumineszenzmittels zu mildern.
Beispielsweise wird in Optical Technology Contact, Bd. 34, Nr. 1 (1996), Seiten 23–24 berichtet, dass BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇, das als exzellentes Lumineszenzmittel bekannt war, solche Probleme wie Verschlechterung während des Betriebs der Tafel und Veränderungen in der Chromatizität zeigte, und dass BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ entwickelt wurde, um derartige Probleme mit einer Verbesserung zu lösen, die durch Minderung der Leuchtkraftverringerung aufgrund von Brennen während des Tafelherstellungsprozesses erreicht wurden.
Während die Nachfrage für hochqualitative Anzeigen steigt, werden jedoch solche Technologien benötigt, die die Verschlechterung der Leuchtkraft und der Chromatizität der Lumineszenzschicht verhindern und die Emissionsintensität verbessern (Leuchtkraft geteilt durch den y-Wert der Chromatizität), um die Leuchtkraft und Bildqualität der Plasma-Anzeigetafel zu verbessern.
JP-A 915 13 72 offenbart einen Herstellungsprozess für eine leuchtende Salzfluoreszenzsubstanz. Weiterhin wird ein Lumineszenzmittel Ba_1–wEu_wMg_xAl_yO_z offenbart, wobei 0,03 ≤ w ≤ 0,3, 0,8 ≤ x ≤ 1,2, 8 ≤ y ≤ 12 und 12 ≤ z ≤ 20. Es wird weiterhin erwähnt, dass dieses Lumineszenzmittel für eine Leuchtstofflampe oder eine Anzeige verwendet werden kann.
JP-A 811 56 73 offenbart ein Barium-Magnesium-Aluminat-Lumineszenzmittel, das durch die Summenformel Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ dargestellt wird, wobei x 0,05 bis 0,5 ist. Es wird bemerkt, dass dieses blaues Licht emittierende Lumineszenzmittel in einer Plasma-Anzeigetafel verwendet wird, um die altersbedingte Verschlechterung der Leuchtkraft und Veränderungen der Farbe mit der Zeit zu reduzieren.
JP-A 322 15 83 offenbart ein Bindemittel für feine Lumineszenzpartikel und eine dieses benutzende Lampe.
Offenbarung der Erfindung
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Lumineszenzmittel und ein pulverförmiges Lumineszenzmittel von hoher Leuchtkraft, insbesondere ein für eine Plasma-Anzeigetafel geeignetes Lumineszenzmittel und pulverförmiges Lumineszenzmittel, sowie eine Methode zu dessen Herstellung vorzustellen.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Plasma-Anzeigetafel vorzustellen, die eine hohe Leuchtkraft und eine hohe Verlässlichkeit hat.
Die Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung weist zum Erfüllen der oben beschriebenen ersten Aufgabe eine Vielzahl von zwischen einer vorderen und einer hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen und Lumineszenzschichten auf, die in den Entladungsräumen gebildet sind und von denen jede Lumineszenzpartikel von einer der Farben blau, rot und grün aufweist, wobei die Lumineszenzpartikel von mindestens einer der Farben blau, rot und grün, die in der Lumineszenzschicht eingeschlossen sind, flockenartige Partikel sind.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden ein Lumineszenzmaterial wie in Anspruch 1 beansprucht, eine Plasma-Anzeigetafel wie in Anspruch 3 bean sprucht und eine Methode zur Herstellung einer Plasma-Anzeigetafel wie in Anspruch 4 beansprucht vorgeschlagen.
Im folgenden sind die Formeln sämtlich äquivalent, die zur Darstellung des Lumineszenzmittels benutzt werden, wie etwa Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇, Ba_1–xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, BaEuMgAl₁₀O₁₇ oder BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇.
Bei blauen Lumineszenzmitteln, bei denen ein bestimmtes Element des Basismaterials durch Eu²⁺-Ionen ersetzt ist, die als Deaktivierungsmittel dienen, inklusive einem durch die allgemeine Formel BaMgAl_yO_z repräsentierten Lumineszenzmittel, wurden gemäß dem Stand der Technik Lumineszenzmittel mit einem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in einem Bereich von 10 bis 15 Atomprozent benutzt.
Mit dem Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung kann die Leuchtkraft und Emissionsintensität durch Bildung der Lumineszenzschicht unter Verwendung des Lumineszenzmittels der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden. Die Erfindung wurde dadurch vervollständigt, dass herausgefunden wurde, dass die Bildqualität und Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafel durch Verwendung von solchen Lumineszenzmitteln wie dem blauen Lumineszenzmittel verbessert werden kann.
Mit dem oben beschriebenen Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, die Lumineszenzschicht mit einer höheren Hitzebeständigkeit als aus dem Stand der Technik bekannt herzustellen und die Leuchtkraft und Emissionsintensität der Lumineszenzschicht zu verbessern, indem das Ba-Ersetzungsverhältnis von Ba durch Eu²⁺-Ionen angesetzt wird auf innerhalb von 8 Atomprozent oder vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent im Lumineszenzmittel, in dem das zu ersetzende Element im Basismaterial durch Eu²⁺-Ionen ersetzt wird, insbesondere ein Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine BaEu²⁺MgAl₁₄O₂₃: repräsentiert wird.
Auf diese Weise können hohe Leuchtkraft und hohe Emissionsintensität erreicht werden, indem das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen auf ein wie oben beschriebenes niedriges Niveau festgesetzt wird, auch wenn die Plasma- Anzeigetafel dadurch hergestellt wird, dass die Tafel nach Beschichtung mit dem Lumineszenzmaterial zum Ausbrennen des Bindemittels und Bilden der Lumineszenzschicht gebrannt wird und danach erneut während des Tafelabdichtungsprozesses gebrannt wird, namentlich wenn das Lumineszenzmaterial zweifach dem Brennen unterworfen wird.
Eine weitere Plasma-Anzeigetafel weist eine Vielzahl von zwischen einer vorderen Tafel und einer hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen auf, wobei eine Lumineszenzschicht, die Lumineszenzpartikel von einer blauen, roten und grünen Farbe aufweist, in jedem der Entladungsräume gebildet ist, und wobei die blauen Lumineszenzpartikel, die in die Lumineszenzschichten eingeschlossen sind, aus dem pulverförmigen Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung hergestellt sind.
Wenn das Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben als das blaue Lumineszenzmittel verwendet wird, kann eine thermische Verschlechterung der Lumineszenzschicht im Brennprozess während der Herstellung der Plasma-Anzeigetafel unterdrückt werden, wodurch es ermöglicht wird, die Bildqualität und Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafel zu verbessern.
Ein Verfahren zur Herstellung der Lumineszenzschicht ist ein Verfahren zur Herstellung der Lumineszenzschicht auf einem Substrat mit einem Lumineszenzmittelaufbringungsschritt des Aufbringens des Lumineszenzmittels zusammen mit einem Bindemittel, wobei ein Teil der Ba-Atome des BaMgAl_yO_z des Basismaterials durch Eu²⁺-Ionen mit dem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen bis zu 8 Atomprozent ersetzt sind, und mit einem Brennschritt des Brennens des Substrates, auf das das Lumineszenzmittel aufgebracht ist.
Der Lumineszenzmittelaufbringungsschritt dieses Herstellungsverfahrens kann ein Prozess des Beschichtens des Substrates mit einer Tinte oder Folie sein, die durch Mischen von Partikeln des Lumineszenzmittels mit dem Bindemittel hergestellt sind.
Ein Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel entsprechend der vorliegenden Erfindung umfasst einen Lumineszenzmittelaufbringungsschritt des Auf bringens von Lumineszenzmitteln zusammen mit dem Bindemittel auf ein erstes Tafelsubstrat, wobei bei dem Lumineszenzmittel ein Teil der Ba-Atome des BaMgAl_yO_z des Basismaterials durch Eu²⁺-Ionen mit dem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen von weniger als 8 Prozent, vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent, ersetzt sind, einen ersten Brennschritt zum Brennen des ersten Tafelsubstrates, auf das das Lumineszenzmittel aufgebracht worden ist, und einem Versiegelungsschritt, wobei die erste Tafel und die zweite Tafel aufeinander angeordnet werden und in einem zweiten Brennschritt versiegelt werden, der auf den ersten Brennschritt folgt, wobei das BaMgAl_yO_z BaMgAl₁₀O₁₇ oder BaMgAl₁₄O₂₃ ist.
Der Lumineszenzmittelaufbringungsschritt der zweiten Herstellungsmethode kann ein Prozess des Aufbringens der Tinte oder der Folie auf das erste Tafelsubstrat sein, die durch Mischen von Partikeln des Lumineszenzmaterials mit dem Bindemittel hergestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein schematischer Querschnitt einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungsentladungstyp entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein Blockdiagramm eines Plasma-Anzeigetafel-Anzeigengerätes entsprechend der ersten Ausführungsform.
3A bis 3F zeigen das Verfahren zur Bildung von Grenzstegen in der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm, das einen Prozess des Plasmasprühens entsprechend der ersten Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Schaubild, das die Eigenschaften eines Lumineszenzmittels zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel der zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6A ist ein Schaubild, das die relative Leuchtkraft gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel der zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
6B ist ein Schaubild, das die Emissionsintensität gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel der zweiten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7 ist ein schematischer Querschnitt durch die Plasma-Anzeigetafel entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
8A ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels (Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇) zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel verwendet wird, die nicht Bestandteil der vorliegenden Erfindung ist.
8B ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels (Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇) zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel der dritten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
9 ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmaterials zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel nach dem Stand der Technik verwendet wird.
10 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel entsprechend der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11A ist ein Schaubild, das die relative Leuchtkraft gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel der vierten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
11B ist ein Schaubild, das die Emissionsintensität gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel der vierten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
12 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel des Wechselspannungsentladungstyps nach dem Stand der Technik.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Ausführungsform 1
1A ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel (PDP, „plasma display panel") des Wechselspannungsentladungstyps entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Plasma-Anzeigetafel weist eine Anzahl von Zellen auf, die abwechselnd angeordnet sind und rotes, grünes und blaues Licht emittieren, wobei 1A nur eine Zelle zeigt.
Die Plasma-Anzeigetafel weist eine aus Entladungselektroden 12 und einer auf einem vorderen Glassubstrat 11 angeordneten dielektrischen Glasschicht 13 bestehende vordere Tafel und eine aus Adresselektroden 16, Grenzstegen 17 und Lumineszenzschichten 18, die ein flockiges Lumineszenzmittel benutzen, das auf einem hinteren Glassubstrat 15 angeordnet ist, bestehenden hinteren Tafel auf, wobei die vordere Tafel und die hintere Tafel aufeinander geschichtet sind, um Entladungsräume 19 zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel zu bilden, die mit einem Entladungsgas gefüllt sind, wobei die Plasma-Anzeigetafel durch das Anlegen von Spannungen an die Entladungselektroden 12 und die Adresselektroden 16 durch Treiberschaltkreise betrieben wird, die in 2 gezeigt sind.
Die Entladungselektroden 12 sind so angeordnet, dass sie mit den Adresselektroden 16 ein rechtwinkliges Raster bilden.
Herstellung der vorderen Tafel
Die vordere Tafel wird hergestellt durch das Bilden der Entladungselektroden 12 auf dem vorderen Glassubstrat 11, das Bilden der Blei- oder Wismuth-basierten dielektrischen Glasschicht 30 zu deren Bedeckung und das Bilden einer Schutzschicht 14 auf der Oberfläche der dielektrischen Glasschicht 13.
Die Entladungselektroden 12 sind aus Silber hergestellte Elektroden und werden durch Brennen einer Silberpaste gebildet, die mit Siebdruck aufgebracht wurde.
Die bleibasierte dielektrische Glasschicht 13 wird bis zu einer Dicke von etwa 20 μm durch Brennen einer Beschichtung bei 560°C für 20 Minuten hergestellt, wobei die Beschichtung durch Siebdruck von beispielsweise einer Mischung von 70 Gewichtsprozent Bleioxid (PbO), 15 Gewichtsprozent Boroxid (B₂O₃), 10 Gewichtsprozent Siliziumoxid (SiO₂), 5 Gewichtsprozent Aluminiumoxid und einem organischen Bindemittel (α-Terpineol mit 10% an darin gelöster Ethylzellulose) aufgebracht wurde.
Die Schutzschicht 14 ist aus Magnesiumoxid (MgO) hergestellt und beispielsweise zu einer Dicke von etwa 0,5 bis 1,0 μm durch Sputtern oder einen CVD-Prozess („Chemical Vapor Deposition", chemisches Abscheiden aus der Dampfphase) gebildet.
Herstellung der hinteren Tafel 102
Die Adresselektroden 16 werden auf dem hinteren Glassubstrat 15 durch einen Siebdruckprozess gebildet, ähnlich zu den Entladungselektroden 12.
Die Grenzstege 17 können durch Siebdruck oder ähnliches gebildet werden, sie können allerdings ebenso durch einen wie unten beschriebenen Sprühprozess gebildet werden.
Die 3A bis 3F zeigen das Verfahren zur Bildung der Grenzstege durch den Sprühprozess. Als erstes wird die Oberfläche des hinteren Glassubstrats 15 (3A), auf der die Adresselektroden 16 gebildet wurden, mit einem Trockenfilm 81 aus einem fotosensitiven Acrylharz bedeckt (3B).
Der Trockenfilm 81 wird durch einen fotolithographischen Prozess mit einem Muster versehen. Genauer wird der mit einer Fotomaske 82 bedeckte Trockenfilm 81 nur an den Bereichen, an denen Grenzstege gebildet werden sollen (3C), mit ultravioletten (UV) Strahlen 83 bestrahlt und entwickelt. Auf diese Weise wird der Trockenfilm 81 von den Bereichen entfernt, in denen die Grenzstege gebildet werden sollen, so dass durch den Trockenfilm 81 eine Maske gebildet wird, die nur die Bereiche bedeckt, in denen Grenzstege nicht gebildet werden sollen (3D). Die Entwicklung wird mit einer wässrigen Alkali-Lösung (genauer einer wässrigen Lösung von Natriumcarbonat) mit einer Konzentration von etwa 1% durchgeführt.
Der Trockenfilm wird dann einer Plasmabesprühung von Aluminiumoxid (Al₂O₃) Spinell (MgO·Al₂O₃) und Zirkon (ZrO₃) unterworfen, die die Rohmaterialien zur Herstellung der Grenzstege sind. Um den Anzeigekontrast der Plasma-Anzeigetafel zu erhöhen, kann auch ein Oxid wie etwa Cr₂O₃, TiO₂, CoO, Fe₂O₃ oder MnO₂ oder eine Mischung daraus, die schwarz ist, auf das Aluminiumoxid, den Spinell und das Zirkon gesprüht werden.
4 zeigt den Plasmasprühbeschichtungsvorgang. Das Plasmasprühgerät 90 erzeugt einen Plasmastrom durch Anlegen einer Spannung zwischen einer Kathode 91 und einer Anode 92, wobei eine Bogenentladung von der Spitze der Kathode 91 erzeugt wird, während Argongas eingespeist wird.
Dann wird pulverförmiges Rohmaterial (Aluminiumoxid, Cr₂O₃, TiO₂, usw.) in den Plasmastrom eingespeist, so dass die Materialien im Plasmastrom schmelzen und auf die Oberfläche des Substrats 15 gesprüht werden. Auf diese Weise wird ein gesprühter Film 84 des Rohmaterials auf der Oberfläche des Substrats 15 gebildet.
Das Substrat 15 wird mit dem darauf gebildeten Film 84 (3E) in eine Lösung von Entfernungsmittel (Natriumhydroxidlösung) eingetaucht, um die Maske des Trockenfilms 81 zu entfernen (Lift-Off-Prozess). Dies führt dazu, dass ein Teil 84b des Rohmaterialfilms 84, der auf der Maske des Trockenfilms 81 gebildet wurde, entfernt wird, wobei nur ein Teil 84a, der direkt auf dem Substrat gebildet wurde, verbleibt und als Grenzsteg 17 dient (3F).
Dann wird eine Lumineszenzschicht 18 in der Rille zwischen den Grenzstegen 17 gebildet. Der Herstellungsprozess der Lumineszenzschicht 18, der im Detail später beschrieben wird, besteht aus der Aufbringung einer Lumineszenztinte durch kontinuierliches Ausspritzen der Lumineszenztinte aus einer Düse und deren Brennen.
Wenn die Plasma-Anzeigetafel der ersten Ausführungsform in einem hoch auflösenden Fernsehgerät der 101,6 cm (40 inch)-Klasse angewendet wird, werden die Grenzstege so geformt, dass sie eine Höhe von 0,1 bis 0,15 mm in Abständen von 0,15 bis 0,3 mm haben.
Herstellung der Plasma-Anzeigetafel durch Schichten von Tafeln
Die wie oben beschrieben hergestellten vorderen Tafel 101 und hintere Tafel 102 werden unter Verwendung von Dichtglas zusammengebracht, wobei das Innere der Entladungsräume 19, die von den Grenzstegen 17 getrennt sind, zu einem hohen Vakuum evakuiert werden (beispielsweise 1 × 10^–4 Pa (8 × 10^–7 Torr)) und die Entladungsräume dann mit einem Entladungsgas (beispielsweise He-Xe- oder Ne-Xe-Inertgas) bis zu einem vorbestimmten Druck gefüllt werden, wodurch die Plasma-Anzeigetafel hergestellt wird.
Dann wird ein Schaltungsblock (Tafeltreiberschaltkreise 151, 152, 153), der die Plasma-Anzeigetafel treibt, wie in 2 gezeigt angebracht, wodurch das Anzeigegerät der Plasma-Anzeigetafel hergestellt wird.
In der ersten Ausführungsform weist das Entladungsgas 5 Volumenprozent von Xe auf und der Versiegelungsdruck ist in einem Bereich von 6,7 bis 10,7 × 10⁴ Pa (500 bis 800 Torr) angesetzt.
Ausführungsform 2
7 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel (PDP) vom Wechselspannungsentladungstyp entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Plasma-Anzeigetafel umfasst eine Anzahl von darauf angeordneten Zellen, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, wobei 7 nur eine Zelle zeigt.
Die Plasma-Anzeigetafel der zweiten Ausführungsform umfasst eine vordere Platte 101, die aus den Anzeigeelektroden 12, der dielektrischen Glasschicht 13 und der Schutzschicht 14 besteht, die auf dem vorderen Glassubstrat (vordere Abdeckplatte) 11 angeordnet sind, und einer hinteren Tafel 201, die aus den Adresselektroden 16, einer sichtbares Licht reflektierenden Schicht 217, Grenzstegen 218 und Lumineszenzschichten 219 besteht, die auf dem hinteren Glassubstrat (hintere Platte) 15 angeordnet sind, wobei die vordere Tafel 101 und die hintere Tafel 201 aufeinander geschichtet sind, um Entladungsräume zwischen der vorderen Tafel 101 und der hinteren Tafel 201 zu bilden, die mit Entladungsgas gefüllt sind. Der Herstellungsprozess wird im Detail weiter unten beschrieben.
Die vordere Tafel 101 wird ähnlich zu ersten Ausführungsform hergestellt.
Herstellung der hinteren Tafel 201
Eine Silberelektrodenpaste wird mit Siebdruck auf das hintere Glassubstrat 15 aufgebracht und dann gebrannt, um die Adresselektroden 16 zu bilden, über denen die sichtbares Licht reflektierende Schicht 217 mit TiO₂-Partikeln und dielektrischem Glas durch Siebdruck und Brennen gebildet wird. Die aus Glas hergestellten Grenzstege 218 werden in vorbestimmten Abständen durch wiederholten Siebdruck und anschließendes Brennen gebildet.
Anschließend wird die Lumineszenzschicht 219, die entweder rote, grüne oder blaue Lumineszenzpartikel beinhaltet, in jedem der durch die Grenzstege 218 getrennten Räume gebildet (die die Entladungsräume werden, wenn sie mit der vorderen Tafel 101 zusammengebracht werden). Die Lumineszenzschicht 219 wird durch kontinuierliches Spritzen von Lumineszenztinte aus Düsen während des Scannens und anschließendes Brennen bei einer Temperatur von etwa 500°C in Luft gebildet, ähnlich zur ersten Ausführungsform. Die Lumineszenzschicht 219 kann ebenso dadurch gebildet werden, dass die Lumineszenztinte durch ein Siebdruckverfahren aufgebracht wird oder dadurch, dass eine Folie mit darin verteilten Lumineszenzpartikeln hergestellt und dann aufgeschichtet wird.
Die Plasma-Anzeigetafel der zweiten Ausführungsform wurde entsprechend der Spezifikationen eines hochauflösenden Fernsehgerätes der 101,6 cm (40 inch)-Klasse hergestellt, wobei die Grenzstege zu einer Höhe von 0,1 bis 0,15 mm in Abständen von 0,15 bis 0,3 mm gebildet wurden, wobei die Lumineszenzschichten 219 auf der Oberfläche der hinteren Abdeckung und auf den Seitenflächen der Grenzstege mit einer Dicke von 5 bis 50 μm gebildet wurden und Lumineszenzpartikel von einer durchschnittlichen Partikelgröße in einem Bereich von 0,5 bis 3 μm beinhalten.
Herstellung der Plasma-Anzeigetafel durch Schichten der Tafeln
Die vordere Tafel 101 und die hintere Tafel 201, die wie oben beschrieben hergestellt wurden, werden unter Verwendung von Dichtungsglas zusammengebracht, so dass die Anzeigeelektroden 12 der vorderen Tafel 101 und die Adresselektroden 16 sich im rechten Winkel kreuzen und anschließend bei einer Temperatur von etwa 450°C gebrannt. Das Innere der durch die Grenzstege 218 getrennten Entladungsräume wurde bis zu einem hohen Vakuumniveau (1 × 10^–4 Pa (8 × 10^–7 Torr)) evakuiert, gefolgt von einem Füllen der Entladungsräume mit einem Entladungsgas von vorbestimmter Zusammensetzung bei einem vorbestimmten Druck, wodurch die Plasma-Anzeigetafel hergestellt wurde.
In der zweiten Ausführungsform wurde das Neon(Ne)-Xenon(Xe)-Entladungsgas vorbereitet, um 5 Volumenprozent Xenon zu enthalten, und der Dichtungsdruck wurde in einem Bereich von (6,7–10,7) × 10⁴ Pa (500 bis 800 Torr) angesetzt.
Lumineszenzmittel
Die zweite Ausführungsform verwendet die folgenden Materialien für das Lumineszenzmittel, das die Lumineszenztinte bildet.
Das blaue Lumineszenzmittel umfasst eines oder mehrere der folgenden Materialien:
Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, x = 0,01 bis 0,15,
Ba₂ _(1–x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, x = 0,01 bis 0,15,
Ba₂ _(1–x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈, x = 0,01 bis 0,15, und
Ba₃ _(1–x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅, x = 0,01 bis 0,15.
Als grünes und rotes Lumineszenzmaterial werden Lumineszenzmaterialien verwendet, die üblicherweise benutzt werden. Insbesondere können die folgenden Materialien benutzt werden.
Grünes Lumineszenzmittel: Zn₂SiO₄:Mn²⁺
Rotes Lumineszenzmittel: Y₂O₃:Eu³⁺, (Y_xGd_1–x)BO₃:Eu³⁺
Um Lumineszenzschichten 219 zu erhalten, die gute Lichtemissionseigenschaften haben, müssen Leuchtkraft (Y-Wert), Chromatizität (y-Wert) und Hitzebeständigkeit (Säurebeständigkeit) der verwendeten Materialien in Betracht gezogen werden. Die 6A und 6B zeigen die relative Leuchtkraft und die relative Emissionsintensität der folgenden blauen Lumineszenzmittel vor und nach dem Brennprozess, wobei der Wert von x verändert wird.
Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇
Ba₂ _(1–x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂
Ba₂ _(1–x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈
Ba₃ _(1–x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅
5 zeigt ebenfalls die Leuchtkraft der obigen vier Arten von blauem Lumineszenzmittel mit x = 0,05 in relativen Werten, wobei die Leuchtkraft von Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇ auf den Wert 100 gesetzt ist.
Die relative Leuchtkraft und die relative Emissionsintensität in den 6A und 6B sind relativ zu dem Wert des Films mit x = 0,1 vor dem Brennen angegeben, der als 100 angesetzt ist. Die durchgezogenen Linien in den 6A und 6B zeigen die Eigenschaften der blauen Lumineszenzmittel vor dem Brennen, gestrichelte Linien zeigen die Eigenschaften der blauen Lumineszenzmittel nach einem Brennen bei 520°C unter Luft, und Linien mit abwechselnden Punkten und Strichen zeigen die Eigenschaften nach einem auf das Brennen bei 520°C folgendem Brennen bei 460°C unter Luft.
Der höchste Wert an Leuchtkraft nach dem Brennen wird um den Punkt x = 0,1 herum erhalten. Im Vergleich der Emissionsintensität (Leuchtkraft/y-Wert), die die Veränderung des y-Wertes der Chromatizität in Betracht zieht, wurden im wesentlichen gleichförmige Werte unterhalb von x = 0,1 nach dem Brennen bei 520°C erhalten. Der höchste Wert wurde nach einem weiteren Brennen bei 460°C um x = 0,3 bis 0,06 erhalten.
Daher neigt die Emissionsintensität bei der Beurteilung der Emissionsintensität mit dem Brennen im Bereich oberhalb von x = 0,08 dazu, sich zu verringern, während die Emissionsintensität mit dem Brennen im Bereich unterhalb von x = 0,08 dazu neigt, sich zu steigern, wobei die besten Eigenschaften um x = 0,3 bis 0,06 erreicht werden.
Dieses Ergebnis kann durch die Tendenz der Eu²⁺-Ionen zur Oxidation während des Brennens erklärt werden, die zu einer Verringerung in der Emissionsintensität führt, wenn der Eu-Anteil hoch ist. Wenn der Eu-Anteil relativ niedrig ist, werden andererseits weniger Eu²⁺-Ionen während des Brennens oxidiert, wobei die Emissionsintensität aufgrund der Entfernung von Feuchtigkeit, Verbesserung in der Kristallinität und anderem während des Brennens ansteigt.
Die oben beschriebenen Ergebnisse zeigen, dass die Menge von Eu-Ionen, die die Ba-Ionen in der Schicht ersetzen können, die Ba enthält, in einem Bereich von 1 bis 10 Atomprozent liegt. Die Lumineszenzmaterialien von verschiedenen Farben, die in der zweiten Ausführungsform verwendet werden, können wie folgt hergestellt sein. Blaue Lumineszenzmittel von Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, Ba₂ _(1–x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, Ba₂ _(1–x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ und Ba₃ _(1–x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅ werden durch Mischung von Bariumcarbonat (BaCO₃), Magnesiumcarbonat (MgCO₃), Aluminiumoxid (α – Al₂O₃) und Europiumoxid (Eu₂O₃) in vorbestimmten Verhältnissen von Atomzahlen hergestellt.
Anschließend wird die Mischung mit einer geeigneten Menge von Flussmittel (AlF₂, BaCl₂) in einer Kugelmühle gemischt und die Mischung wird unter einer reduzierenden Atmosphäre (H₂, N₂) bei einer Temperatur in einem Bereich von 1400 bis 1650°C für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 0,5 Stunden) gebrannt.
Das rote Lumineszenzmittel wird durch eine Mischung der Rohmaterialien von Yttriumhydroxid Y₂(OH)₃ und Europiumoxid (Eu₂O₃) hergestellt, was mit einer geeigneten Menge von Flussmitteln in einer Kugelmühle gemischt wird. Die Mischung wird anschließend bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1450°C unter Luft für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 1 Stunde) gebrannt.
Das grüne Lumineszenzmittel wird durch Mischen der Rohmaterialien von Zinkoxid (ZnO) und Siliziumoxid (SiO₂) in einem Verhältnis von 2 : 1 der Atomzahlen von Zn und Si hergestellt. Anschließend wird eine vorbestimmte Menge von Manganoxid (Mn₂O₃) zu der Mischung hinzugegeben, die in einer Kugelmühle gemischt wird und anschließend bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1350°C unter Luft für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 0,5 Stunden) gebrannt.
Weiter unten wird nun das zweite Beispiel der zweiten Ausführungsform beschrieben werden.
In Tabelle 1 sind die Plasma-Anzeigetafeln (PDP) der Probennummern 201, 203 Plasma-Anzeigetafeln des Beispiels 2, die entsprechend der zweiten Ausführungsform hergestellt wurden, wobei der Wert von x in dem blauen Lumineszenzmittel Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇ verändert wurde. Die anderen Proben sind Plasma-Anzeigetafeln von Vergleichsbeispielen.
Bei der Herstellung der in Tabelle 1 gezeigten Plasma-Anzeigetafeln wurde die Temperatur beim Brennen nach der Bildung der Lumineszenzschicht auf 520°C angesetzt und die Temperatur beim Brennen, das zum Schichten der Tafeln durchgeführt wurde, auf 460°C angesetzt. Die Dicke der Lumineszenzschicht wurde auf 20 μm angesetzt und der Entladungsgasdruck wurde auf 6,7 × 10⁴ Pa (500 Torr) (Ne-Xe 5%) angesetzt. Die Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafeln wurde unter den elektrischen Entladungszuständen von 150 V als Entladungshaltespannung und 30 kHz als Frequenz gemessen.
Die in Tabelle 1 angegebene Leuchtkraft ohne Farbtemperaturanpassung bezieht sich auf die Leuchtkraft von weißen Anzeigen mit für alle Farben gleich gegebenen Signalen. Die Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung bezieht sich auf die Leuchtkraft, bei der die Signale für verschiedene Farben angepasst wurden, um eine Farbtemperatur von 9500° in der weißen Anzeige zu erreichen.
Bei der Plasma-Anzeigetafel dieses Beispiels ist es nötig, den Weißabgleich anzupassen, um die Bildqualität zu verbessern. Üblicherweise ergibt sich eine Farbtemperatur von etwa 6000°, wenn alle Farben mit dem gleichen Signal ausgeleuchtet werden, da die Leuchtkraft der blauen Farbe geringer ist als die der anderen Farben, was es nötig macht, die Leuchtkraft des grünen und roten Lichtes durch Regelung der Signale zu verringern, um eine benötigte Farbtemperatur von 9000° zu erreichen. Zur Steuerung der Farbtemperatur ist eine höhere Intensität der Emissionsintensität des blauen Lichtes vorteilhafter.
Basierend auf der Beurteilung der Anzeigetafel zeigte die Anzeigetafel mit x = 0,15 die höchste Leuchtkraft, wenn die Farbtemperatur nicht angepasst wurde (in verschiedenen blauen Kristallsystemen), wobei die Leuchtkraft nach der Anpassung der Farbtemperatur durch Ansetzen des Wertes von x auf 0,08 oder niedriger verbessert wurde.
Insbesondere wurde eine bemerkenswerte Verbesserung in der Leuchtkraft bei Anzeigetafeln erreicht, bei denen x auf 0,05 bis 0,01 angesetzt wurde, während die Verbesserung der Leuchtkraft bei der Anzeigentafel mit x = 0,005 zurückging. Dies kann seinen Grund darin haben, dass die Menge von Eu²⁺-Ionen zu gering ist, um zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit von ultravioletter Anregung zu führen.
Ausführungsform 3
Lumineszenzmittel
Das üblicherweise für die Lumineszenzschicht der Plasma-Anzeigetafel nach dem Stand der Technik verwendete Lumineszenzmittel kann mit Ausnahme des blauen Lumineszenzmittels verwendet werden. Insbesondere können die folgenden Materialien verwendet werden:
Grünes Lumineszenzmittel: Zn₂MnSiO₄ oder BaMnAl₁₂O₁₉
Rotes Lumineszenzmittel: YEuBO₃ oder (Y_xGd_1–x)EuBO₃
Für das blaue Lumineszenzmittel wurde eine Zusammensetzung von Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO_c verwendet.
Um eine Lumineszenzschicht mit guten Lichtemissionseigenschaften zu erhalten, muss die Hitzebeständigkeit der zur Herstellung dieser Lumineszenzmittel verwendeten Rohmaterialien untersucht werden. Die 8A und 8B zeigen die relative Emissionsintensität der Lumineszenzmittel Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇ und Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ vor und nach dem Brennprozess, wobei der x-Wert verändert wird. Die relative Emissionsintensität ist relativ zur Emissionsintensität von Ba_0,9Eu_0,1MgAl₁₀O₁₇ vor dem Brennen angegeben, die als 100 angenommen wird.
Die durchgezogenen Linien in 8A und 8B zeigen die Eigenschaften der Lumineszenzmittel von verschiedenen Farben vor dem Brennen. Gestrichelte Linien zeigen die Eigenschaften der Lumineszenzmittel nach einem Brennen bei 520°C unter Luft und Linien mit abwechselnden Punkten und Strichen zeigen die Eigenschaften der Lumineszenzmittel nach einem Brennen bei 460°C unter Luft, das auf das Brennen bei 520°C folgt. Während Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇ und Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ ähnliche Eigenschaften zeigen, zeigen Zusammensetzung ohne Sr eine um 1 bis 2% höhere Emissionsintensität im Vergleich der Emissionsintensitäten.
Im Vergleich der Emissionsintensitäten der Materialien nach dem Brennen wurden im wesentlichen gleichförmige Werte unterhalb von x = 0,1 nach dem Brennen bei 520°C erhalten. Die höchsten Werte wurden bei etwa x = 0,3 bis 0,06 nach einem weiteren Brennen bei 460°C erhalten.
Daher neigt bei der Beurteilung der Emissionsintensität die Emissionsintensität mit dem Brennen im Bereich oberhalb von x = 0,08 dazu, sich zu verringern, während die Emissionsintensität beim Brennen im Bereich unterhalb x = 0,08 dazu neigt, sich zu erhöhen, wobei die besten Eigenschaften um x = 0,3 bis 0,06 erhalten wurden, in dem Fall, bei dem das Aufheizen des Lumineszenzmaterials zweimal oder häufiger wiederholt wurde, wie bei der Herstellung der Plasma-Anzeigetafel.
Dieses Ergebnis kann durch die Tendenz von Eu²⁺-Ionen erklärt werden, während des Brennens oxidiert zu werden, die zu einer Verringerung in der Emissionsintensität führt, wenn der Eu-Anteil hoch ist.
Wenn der Eu-Anteil relativ niedrig ist, werden andererseits weniger Eu²⁺-Ionen während des Brennens oxidiert, wobei die Emissionsintensität aufgrund der Entfernung von Feuchtigkeit, der Verbesserung der Kristallinität und anderem während des Brennens steigt.
Die Tendenz der Hitzebeständigkeit mit, geringerem Eu-Gehalt anzusteigen, ist nicht auf Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇ beschränkt, und eine ähnliche Tendenz wurde ebenso bei Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO_c unabhängig vom Sr-Anteil y gezeigt. Die besten Eigenschaften wurden um x = 0,3 bis 0,06 erreicht, wenn die Emissionsintensität vor dem Brennen in Betracht gezogen wurde.
Mittlerweile hat das in der Plasma-Anzeigetafel der dritten Ausführungsform verwendete blaue Lumineszenzmittel ein Problem in bezug auf die Betriebslebensdauer und es ist nötig, die Widerstandsfähigkeit des zu verwendenden Lumineszenzmittels zu untersuchen.
9 zeigt die Widerstandsfähigkeit des Lumineszenzmittels Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇, wobei der x-Wert verändert wird. Die Emissionsintensität nach einem Leuchten von 5000 Stunden in Relation zu der Emissionsintensität in der frühen Phase des Leuchtens der Tafel, die als 100 angenommen wird, ist entlang der Ordinate aufgetragen und der Wert von x ist entlang der Abszisse aufgetragen.
Beim konventionellen blauen Lumineszenzmaterial Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ steigt die Widerstandsfähigkeit mit steigendem Wert von x. Dies kann daran liegen, dass der Ionenradius des Eu-Ions kleiner ist als der des Ba-Ions, das von ihm ersetzt wird, und dadurch die Bindungsabstände zwischen Eu und Sauerstoff mit steigendem Wert von x steigen, was zu einer gesteigerten Bindungsenergie führt.
Bei Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ stehen die x-Abhängigkeit der Widerstandsfähigkeit und die x-Abhängigkeit der Hitzebeständigkeit jedoch in einem gegenläufigen Verhältnis und daher wird der x-Wert in einem Bereich von 0,1 bis 0,15 angesetzt.
Ausführungsform 4
Eine Kurzfassung der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden beschrieben.
Wie oben beschrieben macht die Lumineszenzschicht von Plasma-Anzeigetafeln viel Gebrauch von solchen Lumineszenzmitteln, die eine solche Zusammensetzung haben, dass ein das Basismaterial bildendes metallisches Element teilweise durch ein Aktivierungsmittel ersetzt wird. Bei dem durch BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ dargestellten blauen Lumineszenzmaterial sind beispielsweise Ba-Atome durch Eu²⁺-Ionen ersetzt.
Das blaue Lumineszenzmaterial von dieser Art wurde im Stand der Technik, wie zuvor beschrieben, benutzt, wobei das Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen im Bereich von etwa 10 bis 10 Atomprozent angesetzt wurde, vermutlich aus den folgenden Gründen.
Die Lumineszenzschicht wird im wesentlichen in einem solchen Prozess gebildet, bei dem die mit einem Bindemittel gemischten Lumineszenzmittel aufgebracht und dann bei 500°C zur Entfernung des Bindemittels gebrannt werden.
Während die Anfangsleuchtkraft des Lumineszenzmittels mit steigendem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen größer wird, wird bei dem Lumineszenzmittel wie etwa BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ die Hitzebeständigkeit geringer, was zu wesentlicheren Verringerungen in der Leuchtkraft und der Emissionsintensität des Lumineszenzmittels führt, die mit dem Brennen verbunden sind. Daher wird angenommen, dass das oben beschriebene Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen (10 bis 10 Atomprozent) im Stand der Technik verwendet wurde, um zufriedenstellende Niveaus von Leuchtkraft und Emissionsintensität der Lumineszenzschicht nach dem Brennen zu erreichen.
Im praktischen Prozess der Herstellung der Plasma-Anzeigetafel werden die vordere und die hintere Tafel miteinander nach Bildung der Lumineszenzschicht durch Brennen der Tafeln bei einer Temperatur üblicherweise um 400°C verbunden. Dies bedeutet, dass die Lumineszenzmittel der Lumineszenzschicht zweimal dem Brennen unterworfen werden.
Da das Brennen im Verbindungsprozess bei einer wesentlich niedrigeren Temperatur als das Brennen zur Bildung der Lumineszenzschicht (etwa 500°C) durchgeführt wird, wurde nach dem Stand der Technik angenommen, dass das Brennen zum Verbinden das Lumineszenzmaterial nicht wesentlich beeinflusst. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung fand jedoch heraus, dass das zweite Brennen einen wesentlichen Einfluss auf die Emissionsintensität der Lumineszenzschicht hat.
Es wurde gefunden, dass im Fall, dass das Lumineszenzmittel zwei Brennschritten unterworfen wird, höhere Leuchtkraft und höhere Emissionsintensität der Lumineszenzschicht erreicht werden können, indem das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in dem Lumineszenzmittel unterhalb von 8 Atomprozent ange setzt wird, niedriger als im Stand der Technik angewandt, und dass es zu bevorzugen ist, das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen im Bereich von 1 bis 6 Atomprozent anzusetzen.
Die Plasma-Anzeigetafel der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird weiter unten beschrieben werden.
10 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel des Wechselspannungsentladungstyps entsprechend der vierten Ausführungsform. Die Plasma-Anzeigetafel weist eine Anzahl von auf ihr angeordneten Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, wobei 10 nur eine Zelle zeigt.
Die Plasma-Anzeigetafel der vierten Ausführungsform hat eine zu der zweiten Ausführungsform ähnliche Zusammensetzung, mit der Ausnahme, dass die Lumineszenzschichten 219 der zweiten Ausführungsform durch Lumineszenzschichten 619 ersetzt werden, die Lumineszenzmittel mit einer vorbestimmten Zusammensetzung enthalten. Die Plasma-Anzeigetafel der vierten Ausführungsform, die durch Verwendung der Lumineszenzschichten 619 mit den Lumineszenzmitteln der vorbestimmten Zusammensetzung, die im Detail später beschrieben werden wird, gebildet wurde, hat eine Reihe von später zu beschreibenden exzellenten Eigenschaften. Die Lumineszenzschichten 619 werden durch kontinuierliches Spritzen von Lumineszenztinte aus Düsen während des Scannens, wodurch die Lumineszenztinte aufgebracht wird, und Brennen der Tinte gebildet, ähnlich zur zweiten Ausführungsform.
Lumineszenzmittel und Lumineszenztinte der vierten Ausführungsform und deren Anwendung
YEu³⁺BO₃ und (Y_xGd_1–x)Eu³⁺BO₃ können beispielsweise als rotes Lumineszenzmittel verwendet werden.
YEu³⁺BO₃ hat eine derartige Struktur, dass Y-Atome, die die Matrix des YBO₃ bilden, durch Eu³⁺ ersetzt werden, und (Y_xGd_1–x)Eu³⁺BO₃ hat eine solche Struktur, dass Y-Atome und Gd-Atome, die die Matrix des (Y_xGd_1–x)Eu³⁺BO₃ bilden, durch Eu³⁺ ersetzt werden.
Zn₂Mn²⁺SiO₄ und BaMn²⁺Al₁₂O₁₉ können beispielsweise als grünes Lumineszenzmittel verwendet werden.
Zn₂Mn²⁺SiO₄ hat eine solche Struktur, dass Zn-Atome, die die Matrix des Zn₂SiO₄ bilden, durch Mn²⁺ ersetzt werden, und BaMn²⁺Al₁₂O₁₉ hat eine solche Struktur, dass Ba-Atome, die die Matrix des BaAl₁₂O₁₉ bilden, durch Mn²⁺ ersetzt werden.
Diese üblicherweise verwendeten roten und grünen Lumineszenzmittel können ohne Veränderung für die Plasma-Anzeigetafel der vierten Ausführungsform verwendet werden.
Als blaues Lumineszenzmittel wird andererseits das durch BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ repräsentierte Material verwendet. Während ein Lumineszenzmittel, bei dem 10 bis 15% der Barium-Atome, die die Matrix des BaMGAl₁₀O₁₇ bilden, durch Eu²⁺-Ionen ersetzt werden, in den Plasma-Anzeigetafeln nach dem Stand der Technik verwendet wurde, verwendet diese Ausführungsform ein Lumineszenzmittel, bei dem das Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen unterhalb von 8 Atomprozent angesetzt wird, niedriger als im Stand der Technik.
Diese pulverförmigen roten, grünen und blauen Lumineszenzmittel werden in Form von Partikeln benutzt, die eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 1 bis 7 μm haben.
Als Bindemittel für die in der Bildung der Lumineszenzschicht verwendete Lumineszenztinte wird vorzugsweise Ethylzellulose oder Acrylharz (0,1 bis 10 Gewichtsprozent der Tinte) und Terpineol (C₁₀H₁₈O) als Lösungsmittel verwendet. Alternativ können Hochpolymere wie etwa PMMA und Polyvinylalkohol als Bindemittel und organische Lösungsmittel wie etwa Diethylenglykolmethylether oder Wasser können ebenso als Lösungsmittel verwendet werden.
Nach der Bildung der Lumineszenzschichten von roter, blauer und grüner Farbe wird das hintere Glassubstrat 15 in einen Ofen gegeben und bei einer Temperatur von etwa 500°C für 10 bis 20 Minuten gebrannt.
Das in der Lumineszenztinte enthaltene organische Bindemittel oder das in der Folie enthaltene Fett wird in diesem Brennprozess ausgebrannt, wodurch die Lumineszenzschicht 619 gebildet wird, die in Filmform gebundene Lumineszenzpartikel aufweist.
Während das Lumineszenzmittel in dem oben beschriebenen Prozess durch Spritzen der Lumineszenztinte von Düsen während des Scannens aufgebracht wurde, kann das Lumineszenzmittel ebenso durch Siebdruck einer Lumineszenzpaste aufgebracht werden.
Weiterhin kann das Lumineszenzmittel auch mit einem solchen Prozess aufgebracht werden, bei dem fotosensitive Harzfolien, die die Lumineszenzmittel verschiedener Farben enthalten, an dem hinteren Glassubstrat 15 auf der Seite, auf der die Grenzstege 218 gebildet sind, angebracht werden, wobei ein Muster durch Fotolithographie und Entwicklung gebildet wird, wodurch unnötige Bereiche entfernt werden.
Verfahren der Herstellung des Lumineszenzmittels
Die oben beschriebenen Lumineszenzmittel verschiedener Farben können beispielsweise wie folgt hergestellt werden.
Herstellung von BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ als blaues Lumineszenzmittel
Als erstes werden die Rohmaterialien Bariumcarbonat (BaCO₃), Magnesiumcarbonat (MgCO₃), Aluminiumoxid (α – Al₂O₃) und Europiumoxid (Eu₂O₃) so gemischt, dass das Molverhältnis der Summen von Ba und Eu zu Mg und Al 1 : 1 : 10 ist.
Das molare Verhältnis von Mg und Eu wird entsprechend zu dem gewünschten Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen bestimmt.
Um beispielsweise ein Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen von 8 Atomprozent festzusetzen, erhalten Mg und Eu ein molares Verhältnis von 92 : 8. Entsprechend wird das molare Verhältnis von Bariumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Aluminiumoxid und Europiumoxid als 92 : 4 : 100 : 500 angesetzt.
Die Mischung wird anschließend mit einer geeigneten Menge von Flussmittel (AlF₂, BaCl₂) in einer Kugelmühle gemischt und die Mischung wird unter einer schwach reduzierenden Atmosphäre (H₂, N₂) bei einer Temperatur im Bereich von 1400 bis 1650°C für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 0,5 Stunden) gebrannt, wodurch die BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇-Partikel mit dem vorbestimmten Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen erhalten werden.
Herstellung von YEu²⁺BO₃ als rotes Lumineszenzmittel
Die Rohmaterialien Yttriumhydroxid Y₂(OH)₃, Borsäure (H₃BO₃) und Europiumoxid (Eu₂O₃) werden in einem molaren Verhältnis von 1 : 1 für die Summe von Y und Eu gegenüber B gemischt.
Das molare Verhältnis zwischen Y und Eu wird entsprechend des gewünschten Ersetzungsverhältnisses von Y-Atomen durch Eu³⁺-Ionen bestimmt.
Die Mischung wird dann mit einer geeigneten Menge von Flussmittel in einer Kugelmühle gemischt und die Mischung wird unter Luft bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1450°C für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 1 Stunde) gebrannt, wodurch YEu³⁺BO₃-Partikel mit dem vorbestimmten Ersetzungsverhältnis durch Eu³⁺-Ionen erhalten werden.
Herstellung von Zn₂Mn²⁺SiO₄ als grünes Lumineszenzmittel
Die Rohmaterialien Zinkoxid (ZnO), Siliziumoxid (SiO₂) und Manganoxid (Mn₂O₃) werden in einem molaren Verhältnis von 2 : 1 der Summe von Zn und Mn gegenüber Si gemischt. Das molare Verhältnis von Zn zu Mn wird entsprechend des gewünschten Ersetzungsverhältnisses von Zn-Atomen durch Mn²⁺-Ionen bestimmt.
Anschließend wird die Mischung in einer Kugelmühle gemischt und unter Luft bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1350°C für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 0,5 Stunden) gebrannt, wodurch Zn₂Mn²⁺SiO₄-Partikel mit dem vorbestimmten Ersetzungsverhältnis durch Mn²⁺-Ionen erhalten werden.
Die Plasma-Anzeigetafel wurde entsprechend der vierten Ausführungsform hergestellt.
Zn₂Mn²⁺SiO₄ (2,3 Gewichtsprozent Mn) wurde als grünes Lumineszenzmittel und YBO₃:Eu³⁺ (Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen 0,1) wurde als rotes Lumineszenzmittel verwendet.
BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ wurde als blaues Lumineszenzmittel verwendet, wobei das Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen jeweils auf 0,5, 2,0, 5,0 und 8,0 Atomprozent für die Nummern 601 bis 604 festgesetzt wurde, wie in Tabelle 11 gezeigt.
In Tabelle 2 wird die Zusammensetzung des blauen Lumineszenzmittels als Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ angegeben, was das gleiche Lumineszenzmittel repräsentiert, das durch BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ repräsentiert wird, wobei das Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen im Basismaterial durch Eu²⁺-Ionen in der Formel durch x repräsentiert wird.
Tabelle 2 Tafelzusammensetzung und Eigenschaften (Lumineszenzschichtdicke: 20 μm, Entladungsgasdruck 6,7 × 10⁴ Pa (500 Torr))
Als mittlere Partikelgröße wurden etwa 3 μm für die pulverförmigen Lumineszenzmittel aller Farben angesetzt. Das Brennen zur Bildung der Lumineszenzschicht wurde bei 520°C für 10 Minuten durchgeführt und das Brennen für die Schichtung der Tafeln wurde bei 460°C für 10 Minuten durchgeführt. Die Dicke der Lumineszenzschicht wurde auf 20 μm angesetzt und der Entladungsgasdruck wurde auf 6,7 × 10⁴ Pa (500 Torr) angesetzt.
Die in Tabelle 2 gezeigte Tafel Nr. 605 dient als Plasma-Anzeigetafel des Vergleichsbeispiels und wurde ähnlich zu dem Beispiel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen auf 10 Atomprozent (x = 0,100) angesetzt wurde.
Die Leuchtkraft ohne Farbtemperaturanpassung und die Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung wurden an den wie oben beschrieben hergestellten Plasma-Anzeigetafeln dieses Beispiels und des Vergleichsbeispiels gemessen.
Die Leuchtkraft ohne Temperaturanpassung bezieht sich auf die Leuchtkraft einer weißen Anzeige mit gleichen Signalen für alle Farben (namentlich mit Entladungsräumen für die drei Farben, die äquivalente ultraviolette Strahlen emittieren), und die Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung bezieht sich auf die Leuchtkraft, wenn die Signale für die unterschiedlichen Farben angepasst sind, um bei einer weißen Anzeige eine Farbtemperatur von 9500° zu erreichen.
Die Leuchtkraft wurde unter elektrischen Entladungszuständen von 150 V als Entladungshaltespannung und 30 kHz als Frequenz gemessen. Die Messergebnisse sind in Tabelle 2 gezeigt.
Die in Tabelle 2 gezeigten Messergebnisse zeigen, dass Nr. 605 (x = 0,100) eine höhere Leuchtkraft ohne Farbtemperaturanpassung zeigt als die Nummern 601 bis 604 (x = 0,005 bis 0,080), während mit den Nummern 601 bis 604 (x = 0,005 bis 0,080) höhere Werte für die Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung als mit Nummer 605 (x = 0,100) erreicht wurden.
Dies bedeutet, dass eine höhere Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafel als die nach dem Stand der Technik erreichte erhalten werden kann, indem der Wert für x beim blauen Lumineszenzmittel auf 0,08 oder weniger gesetzt wird, was gegenüber dem Stand der Technik geringer ist.
Die Nummern 602 (x = 0,020) und 603 (x = 0,050) zeigen besonders hohe Werte der Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung.
Die Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung wurde unter Beachtung der Tatsache gemessen, dass die Verbesserung der Bildqualität der Plasma-Anzeigetafel einen Weißabgleich nötig macht. Mit einer Steigerung der Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung kann eine höhere Leuchtkraft erreicht werden, wobei eine gute Bildqualität beibehalten wird.
Diese hohe Leuchtkraft wurde erreicht, indem der Wert von x für das blaue Lumineszenzmittel auf 0,08 oder weniger angesetzt wird, da die Emissionsintensität des blauen Lumineszenzmittels gesteigert wurde.
Es ist nötig, um genauer zu sein, eine Farbtemperatur von 9000° oder höher mit einem Weißabgleich zu erreichen, um eine gute Bildqualität an der Plasma-Anzeigetafel zu erhalten. Da das blaue Lumineszenzmittel jedoch im allgemeinen eine geringere Leuchtkraft als die Lumineszenzmittel der anderen Farben besitzt, führt die Emission des Lichtes von allen Farben mit demselben Signal zu einer Farbtemperatur von etwa 6000° und eine gute Bildqualität kann nicht erhalten werden.
Während das Erreichen einer Farbtemperatur von 9000° oder höher es nötig macht, die Leuchtkraft des blauen Lichtes geringer zu machen als die des grünen und roten Lichtes, wird um so weniger Verringerung der Leuchtkraft des roten und grünen Lichtes benötigt, je höher die Emissionsintensität des blauen Lumineszenzmittels ist, was es möglich macht, eine höhere Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung zu erreichen.
Nr. 601 (x = 0,005) zeigt eine niedrigere Leuchtkraft mit Farbtemperaturanpassung als Nr. 602 (x = 0,020), was vermutlich in einem unzureichenden Anteil von Eu²⁺-Ionen im blauen Lumineszenzmaterial begründet ist, der zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit von Ultraviolettanregungen führt.
Als nächstes wurde wie unten beschrieben die Beziehung zwischen dem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen und der Hitzebeständigkeit beim blauen Lumineszenzmittel von BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ untersucht.
In Verbindung mit der Erstellung von BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇ wurden Materialien durch die Veränderung der Menge des zuzufügenden Europiumoxids (Eu₂O₃) hergestellt, die durch Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ mit verschiedenen Werten für x (Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen) repräsentiert werden.
Lumineszenzpasten wurden unter Verwendung der wie oben beschrieben hergestellten Lumineszenzmittel hergestellt und auf Substrate aufgebracht, die dann bei 520°C unter Luft für 10 Minuten gebrannt wurden, wodurch Lumineszenzschichten gebildet wurden. Die derart gebildeten Lumineszenzschichten wurden weiterhin bei 460°C unter Luft für 10 Minuten gebrannt.
Leuchtkraft und Emissionsintensität dieser Lumineszenzschichten wurden durch Bestrahlung der Lumineszenzschicht mit von einer UV-Lampe emittierten ultravioletten Strahlen gemessen, bevor sie bei 520°C gebrannt wurden (Vor-Brennen), nachdem sie bei 520°C gebrannt wurden (nach erstem Brennen) und nachdem sie bei 460°C gebrannt wurden (nach zweitem Brennen).
Die Leuchtkraft wurde mit einem Leuchkraftmesser gemessen. Die Intensität wurde durch Messung des Emissionsspektrums der Lumineszenzschicht mit einem Spektrophotometer gemessen, wobei der y-Wert der Chromatizität aus der Messung und die Emissionsintensität aus dem y-Wert der Chromatizität und der gemessenen Leuchtkraft (Leuchtkraft/y-Wert der Chromatizität) berechnet wurde.
Die 11A, 11B zeigen die Ergebnisse der oben beschriebenen Messung, wobei 11A die Beziehung zwischen dem Wert von x und der relativen Leuchtkraft und 11B die Beziehung zwischen dem Wert von x und der relativen Emissionsintensität zeigt.
In den 11A, 11B repräsentieren durchgezogene Linien die Eigenschaften vor dem Brennen, gestrichelte Linien repräsentieren die Eigenschaft nach dem ersten Brennen und Linien mit abwechselnden Punkten und Strichen repräsentieren die Eigenschaft nach dem zweiten Brennen. Relative Leuchtkraft und relative Emissionsintensität werden in den 11A, 11B in Werten relativ zu dem für ein Lumineszenzmittel von x = 0,1 vor dem Brennen gemessenen Wert angegeben, der als 100 angenommen wird.
Aus den in 11A, 11B gezeigten Schaubildern können die folgenden Schlüsse gezogen werden.

*1: Vor dem Brennen steigt die Leuchtkraft mit steigenden Werten von x, wobei die Emissionsintensität eine Spitze um x = 0,1 besitzt.
*2: Nach dem ersten Brennen erreicht die Leuchtkraft eine Spitze bei einem Punkt, bei dem der Wert von x ein wenig größer als 0,1 ist. Die Emissionsintensität bleibt im wesentlichen konstant in der Region, in der x unterhalb von 0,1 liegt, verringert sich aber, wenn der Wert von x über 0,1 hinausgeht.

Wenn man entsprechend der Messungen nach dem ersten Brennen urteilt, kann daher geschlossen werden, dass das Setzen des Wertes von x in einem Bereich von 0,1 bis 0,15 wie im Stand der Technik für die Herstellung von Lumineszenzschichten mit hoher Leistung geeignet ist.
Nach dem zweiten Brennen erreicht die Leuchtkraft jedoch eine Spitze bei einem Punkt, bei dem der Wert von x ein wenig größer als 0,1 ist, und bleibt auf hohem Niveau, auch wenn der Wert von x wesentlich fällt. Die Emissionsintensität hat eine Spitze bei einem Punkt um x = 0,03 bis 0,06 und verringert sich wesentlich, wenn x über 0,08 steigt. Diese Ergebnisse zeigen, dass der Wert von x bevorzugterweise nicht größer als 0,08, insbesondere in einem Bereich von 0,01 bis 0,06 und noch bevorzugter in einem Bereich von 0,03 bis 0,06, für ein Lumineszenzmittel liegt, das, wie bei der Plasma-Anzeigetafel, zweimal gebrannt wird.
Insbesondere bemerkenswert ist die Tatsache, dass der Brennprozess entgegengesetzte Auswirkungen auf die Emissionsintensität in Abhängigkeit davon hat, ob der Wert von x unterhalb von 0,08 oder oberhalb von 0,08 liegt. Das heißt, dass die Emissionsintensität nach dem Brennen im Bereich von x größer als 0,08 geringer als vor dem Brennen ist. Im Gegensatz dazu wird die Emissionsintensität im Bereich von x geringer als 0,08 nach dem Brennen größer als vor dem Brennen und sowohl die Leuchtkraft als auch die Emissionsintensität werden nach dem zweiten Brennen größer als nach dem ersten Brennen.
Die oben beschriebenen Ergebnisse können wie folgt erklärt werden. Wenn das Lumineszenzmaterial gebrannt wird, werden Eu²⁺-Ionen oxidiert, wobei Verunreinigungen wie etwa Feuchtigkeit entfernt werden, so dass die Kristallinität verbessert wird, was zu der Steigerung der Emissionsintensität beiträgt. Im Bereich von x größer als 0,08 ist der erstere Effekt vorherrschend, der letztere Effekt wird jedoch vorherrschend im Bereich von x unterhalb von 0,08.
Obwohl in diesem Beispiel der Prozess beschrieben wurde, der ein Brennen bei 520°C gefolgt von einem Brennen bei 460°C umfasst, können durch Brennen bei 500°C gefolgt von Brennen bei 350°C oder durch zweimaliges Brennen bei ähnlichen Temperaturen (beispielsweise 460°C) ähnliche Effekte erreicht werden.
Die 11A, 11B zeigen die Ergebnisse von Messungen, die bis zu einem Punkt nach zwei Brennschritten durchgeführt wurden; Brennen bei 520°C gefolgt von Brennen bei 460°C. Ähnliche Effekte wurden jedoch aus Messungen erhalten, die nach einem dritten Brennen bei 460° durchgeführt wurden, das den zwei Brennschritten folgte.
Dies bedeutet, dass die Verhaltensweisen von Leuchtkraft und Emissionsintensität, die durch die Linien mit abwechselnden Punkten und Strichen in 11A, 11B repräsentiert wurden, die nach den zwei Brennschritten beobachtet wurden, ohne wesentliche Änderungen bleiben, wenn weiter gebrannt wird.
In der vierten Ausführungsform wird das durch BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ repräsentierte Lumineszenzmittel als ein Beispiel für ein blaues Lumineszenzmittel beschrieben, das Eu²⁺-Ionen als ein Aktivierungsmittel enthält. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Konfiguration begrenzt, sondern kann ebenso auf einen Fall angewendet werden, bei dem BaEu²⁺MgAl₁₄O₂₃ oder Ba_aEu²⁺Sr_1–aMgAl₁₀O₁₇ als blaues Lumineszenzmittel verwendet werden.
Genauer können ähnliche Effekte ebenso erreicht werden, indem das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen im Fall von BaEu²⁺MgAl₁₄O₂₃ und das Ersetzungsverhältnis von Ba-Atomen und Sr-Atomen durch Eu²⁺-Ionen im Fall von Ba_aEu²⁺Sr_1–aMgAl₁₀O₁₇ auf 8 Atomprozent oder weniger festgesetzt wird (vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent).
Die oben beschriebenen Ausführungsformen nehmen die Plasma-Anzeigetafel des Wechselspannungsentladungstyps als ein Beispiel, die vorstehende Beschreibung bezieht sich ebenso auf eine Plasma-Anzeigetafel vom Gleichspannungstyp.
Darüber hinaus ist die Verwendung des in der sechsten Ausführungsform beschriebenen blauen Lumineszenzmittels nicht auf die Plasma-Anzeigetafel beschränkt, sondern lässt sich ebenso beispielsweise auf eine Leuchtstofflampe mit ähnlichen Effekten anwenden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie oben beschrieben stellt die vorliegende Erfindung Lumineszenzmaterial und pulverförmiges Lumineszenzmaterial mit einer hohen Emissionsintensität und einer hohen Leuchtkraft vor, dessen Anwendung in Plasma-Anzeigetafeln die Vorstellung von Plasma-Anzeigetafeln mit hoher Leuchtkraft und hoher Auflösung ermöglicht.

Claims

Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel mit BaMgAl_yO_z, wobei Ba teilweise durch Eu²⁺-Ionen ersetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das BaMgAl_yO_z BaMgAl₁₄O₂₃ ist, wobei das Ba-Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen 8 Atom% nicht überschreitet.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei das BaMgAl_yO_z BaMgAl₁₄O₂₃ ist, wobei das Ba-Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in einem Bereich von 1 bis 6 Atom% liegt.
Plasma-Anzeigetafel mit einer Vielzahl von zwischen einer vorderen Tafel und einer hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei wenigstens einer der Entladungsräume eine Lumineszenz-Schicht aufweist, die blaue Lumineszenzpartikel enthält, wobei die in der Lumineszenz-Schicht enthaltenen blauen Lumineszenzpartikel aus dem Lumineszenzmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2 hergestellt sind.
Verfahren zur Herstellung einer Plasma-Anzeigetafel mit: einem Aufbringungsschritt zum Aufbringen eines Lumineszenzmittels mit BaMgAl_yO_z, wobei Ba teilweise durch Eu²⁺-Ionen ersetzt ist, zusammen mit einem Bindemittel auf ein erstes Tafelsubstrat, wobei das BaMgAl_yO_z BaMgAl₁₀O₁₇ oder BaMgAl₁₄O₂₃ ist, wobei das Ba-Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen weniger als 8 Atom% beträgt, einem ersten Brennschritt zum Brennen des ersten Tafelsubstrats, auf das das Lumineszenzmittel aufgebracht worden ist, einem zweiten Brennschritt zum Brennen der ersten Tafel und einer zweiten Tafel, die übereinander gelegt sind, um die erste Tafel und die zweite Tafel zu verbinden, und wobei eine Brenntemperatur für den ersten Brennschritt höher ist als eine Brenntemperatur für den zweiten Brennschritt.
Verfahren zur Herstellung einer Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 4, wobei das BaMgAl_yO_z BaMgAl₁₀O₁₇ oder BaMgAl₁₄O₂₃ ist, wobei das Ba-Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in einem Bereich von 1 bis 6 Atom% liegt.
Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei der Aufbringungsschritt einen Prozess zum Aufbringen einer durch Vermischen von Partikeln des Lumineszenzmittels und des Bindematerials hergestellten Tinte oder Folie auf das erste Tafelsubstrat aufweist.