DE69824053T2

DE69824053T2 - Lumineszenzmittel, pulverförmiges Lumineszenzmittel, Plasma-Anzeigetafel, und Herstellungsverfahren derselben

Info

Publication number: DE69824053T2
Application number: DE69824053T
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: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: DE69836837D1; EP1375626B1; CN1247736C; EP1030339B1; DE69824034T2; US6614165B1; US6833672B2; EP1261013A1; CN1475546A; US20030137234A1; DE69837500T2; DE69824053D1; EP1030339A4; CN1129946C; EP1375626A3; WO1999024999A1; DE69837500D1; EP1267383B1; EP1261013B1; EP1030339A1

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. 5 ist ein Querschnitt, der den schematischen Aufbau einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungstyp zeigt.
In 5 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 Anzeigeelektrode 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-61258891 offenbart eine Fluoreszenzsubstanz, die durch die allgemeine Formel Ba_3–a–bEu_aMI_bMII_xAl_yO_(3+x)3/2y angegeben ist, wobei MI zumindest eins aus der Auswahl vor Sr, Ca und Pb und MII zumindest eins aus der Auswahl von Mg und Ze ist und a im Bereich von 0,01–1,0, b im Bereich 0-1,5, x im Bereich von 3,5–5 und y im Bereich von 28–35 liegen.
Die zum Repräsentieren des Lumineszenzmittels benutzten Formeln, Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇, Ba_1–xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, BaEuMgAl₁₀O₁₇ oder BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇, sind sämtlich äquivalent.
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, und ein Verfahren zur Herstellung derselben vorzustellen.
Eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Vorstellung einer Plasma-Anzeigetafel mit hoher Leuchtkraft und hoher Verlässlichkeit.
Diese Aufgaben werden durch ein wie in Anspruch 1 beanspruchtes Lumineszenzmittel, eine wie in Anspruch 10 beanspruchte Plasma-Anzeigetafel und ein wie in Anspruch 11 beanspruchtes Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel erreicht.
Das Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung wird durch die allgemeine Formel B_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO_c repräsentiert, wobei der Wert von x in einem Bereich von 0,01 bis 0,08, inklusive, liegt.
In dem im Stand der Technik als blaues Lumineszenzmaterial verwendeten Lumineszenzmaterial wie Ba_(1–x)Eu_xMgAl_bO₁₇ liegt der Wert für x im Allgemeinen in einem Bereich von 0,1 bis 0,15, der das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen repräsentiert.
Der Grund hierfür liegt darin, dass die höchste Leuchtkraft nach einem Brennen bei einer Temperatur von etwa 500°C erreicht werden kann, wenn der Wert von x in einem Bereich von 0,1 bis 0,15 liegt, da die Hitzebeständigkeit mit geringerem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen dazu neigt anzusteigen, obwohl die Eingangsleuchtkraft mit steigendem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen ansteigt.
Mit Bezug auf die Bildqualität der Anzeigetafel ist es wichtig, sowohl die Chromatizität als auch die Leuchtkraft zu beurteilen. Entsprechend ist es wichtig, die Emissionsintensität (Leuchtkraft geteilt durch den y-Wert der Chromatizität) zu beurteilen, die diese beiden Parameter umfasst.
Beim Vergleich anhand der Emissionsintensität werden im Wesentlichen die gleichen Werte nach einem Brennen bei einer Temperatur von etwa 500°C erhalten, wenn der Wert von x 0,1 oder weniger beträgt.
Die Plasma-Anzeigetafel benötigt einen weiteren Brennvorgang bei einer Temperatur von etwa 400°C, um die vordere und hintere Tafel zu verbinden, was zu einer Verschlechterung in der Emissionsintensität führt, obwohl diese Temperatur des zweiten Brennens niedriger ist als die Lumineszenzbrenntemperatur, die etwa 500°C beträgt. Eine Lumineszenzschicht mit höherer Emissionsintensität als die der Lumineszenzschicht nach dem Stand der Technik kann erreicht werden, indem das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen wie in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung angesetzt wird, wodurch die Hitzebeständigkeit vergrößert wird. Die vorliegende Erfindung wurde durch die Erkennung dieser Tatsache komplettiert.
Bei dem Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung liegt der Wert von x vorzugsweise in einem Bereich von 0,02 bis 0,075 inklusive und noch bevorzugterweise in einem Bereich von 0,03 bis 0,06 inklusive. Die Betriebslebensdauer (Ult raviolettstrahlungsbeständigkeit) des Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇ steigt im Allgemeinen, wenn das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen steigt. Betriebslebensdauer und Hitzebeständigkeit stehen jedoch in einer gegenläufigen Beziehung. Die Betriebslebensdauer des Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇ kann durch das Ersetzen eines Teiles des Ba durch Sr erhöht werden. Wenn daher das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen wie in dem Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung verringert wird und das Ersetzungsverhältnis durch Sr wie in der vorliegenden Erfindung angesetzt wird, kann ein Lumineszenzmittel von höherer Hitzebeständigkeit und längerer Betriebslebensdauer als das Lumineszenzmittel nach dem Stand der Technik erhalten werden.
Beim Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung liegt der Wert für y bevorzugt in einem Bereich von 0,01 bis 0,2 inklusive, mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,02 bis 0,15 inklusive und noch mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,02 bis 0,1 inklusive.
Darüber hinaus liegt der Wert für x + y bevorzugt in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 inklusive und mehr bevorzugt in einem Bereich von 0,09 bis 0,15 inklusive.
Bei dem Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung können die Parameter in der oben beschriebenen allgemeinen Formel etwa a = 1, b = 10 und c = 17 oder alternativ a = 1, b = 14 und c = 23 sein.
Weiterhin wird bei dem Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung bei der Anwendung in einer Plasma-Anzeigetafel bevorzugt, dass das Lumineszenzmittel sichtbares Licht emittiert, wenn es durch ultraviolette Strahlen angeregt wird und mehr bevorzugt, dass es sichtbares Licht emittiert, wenn es durch ultraviolette Strahlen einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger angeregt wird.
Die Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung weist eine Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen mit einer Lumineszenzschicht auf, die Lumineszenzpartikel von einer der Farben Blau, Rot oder Grün enthält und die in jedem der Entladungsräume gebildet ist, wobei die Lumineszenz schichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, das pulverförmige Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung aufweisen.
Wenn das Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung wie oben beschrieben verwendet wird, können Lumineszenzschichten mit einer hohen Hitzebeständigkeit und einer hohen Haltbarkeit gebildet werden, wobei thermische Verschlechterungen während des Brennprozesses eingeschränkt und Verschlechterungen der Emissionsintensität während des Leuchtvorganges unterdrückt werden, was es möglich macht, eine Plasma-Anzeigetafel zu erhalten, die hohe Emissionsintensität, lange Betriebslebensdauer und hohe Bildqualität aufweist.
Bei der Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung können die Lumineszenzschichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, durch mindestens eines Prozesses des Brennens bei einer Temperatur von 400°C oder höher hergestellt werden. Bei der Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung können die Lumineszenzschichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, ebenso während zumindest eines Prozesses des Brennens bei einer Temperatur von 500°C oder höher hergestellt werden.
Bei der Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung können die Lumineszenzschichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, ebenso während zumindest zwei Brennprozessen hergestellt werden. In diesem Fall ist die Brenntemperatur für die Lumineszenzschichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, vorzugsweise im zweiten Brennprozess niedriger als im ersten Brennprozess.
Ein anderes Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung ist ein Lumineszenzmittel, dessen Basismaterial teilweise durch Eu²⁺-Ionen ersetzt ist, wobei das Ersetzungsverhältnis Eu²⁺-Ionen 8 Atomprozent oder weniger beträgt.
Bei diesem Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung liegt das Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent.
Bei dem blauen Lumineszenzmittel, in dem ein bestimmtes Element im Basismaterial durch Eu²⁺-Ionen ersetzt ist, die als Deaktivierungsmittel dienen, wobei dies ein durch die allgemeine Formel BaMgAl_yO_z repräsentiertes Lumineszenzmittel umfasst, wurden Lumineszenzmittel mit einem Ersetzungsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in einem Bereich von 10 bis 15 Atomprozent im Stand der Technik benutzt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels (Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇) zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
1B ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels (Ba_(1–x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇) zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel verwendet wird, die nicht durch die vorliegende Erfindung abgedeckt wird.
2 ist ein Schaubild, das die Haltbarkeit des Lumineszenzmaterials zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
3 ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaft des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
4 ist ein schematischer Querschnitt durch die Plasma-Anzeigetafel entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. der sechsten Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung.
5 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungsentladungstyp nach dem Stand der Technik.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Die Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung wird unten beschrieben werden.
4 ist ein schematischer Querschnitt einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungsentladungstyp entsprechend einer Ausführungsform. Die Plasma-Anzeigetafel umfasst eine Anzahl von darauf angeordneten Zellen, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, wobei 4 nur eine Zelle zeigt.
Die Plasma-Anzeigetafel dieser Ausführungsform weist Lumineszenzschichten 519 auf, die ein Lumineszenzmittel mit einer vorbestimmten Zusammensetzung entsprechend der vorliegenden Erfindung aufweisen. Die Plasma-Anzeigetafel, die im Detail später beschrieben werden wird und die verschiedene später zu beschreibende exzellente Eigenschaften aufweist. Die Lumineszenzschichten 519 sind durch kontinuierliches Spritzen der Lumineszenztinte von den Düsen während des Scannens, wodurch die Lumineszenztinte aufgebracht wird, und Brennen der Tinte gebildet. Obwohl 4 nur eine Zelle zeigt, weist die Plasma-Anzeigetafel eine Anzahl von auf ihr angeordneten Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren.
Unten wird nun die Lumineszenzschicht 519 im Detail beschrieben.
Lumineszenzmittel
Das Lumineszenzmittel, das üblicherweise in der Lumineszenzschicht der Plasma-Anzeigetafel nach dem Stand der Technik verwendet wird, kann verwendet werden, mit Ausnahme des blauen Lumineszenzmittels. Insbesondere können die folgenden Materialien verwendet werden.
Grünes Lumineszenzmittel: Zn₂MnSiO₄ oder BaMnAl₁₂O₁₉
Rotes Lumineszenzmittel: YBEuO₃ oder (Y_xGd_1–x)EuBO₃
Die Zusammensetzung von Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO_c wurde für das blaue Lumineszenzmittel verwendet.
Um eine Lumineszenzschicht mit guten Lichtemissionseigenschaften zu erhalten, muss die Hitzebeständigkeit der zur Herstellung dieser Lumineszenzmittel verwendeten Rohmaterialien untersucht werden. 1A und 1B 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 Wert von x verändert wird. Die relative Emissionsintensität ist in Bezug auf die Emissionsintensität von Ba_0,9Eu_0,1MgAl₁₀O₁₇ vor dem Brennen angegeben, die als 100 angenommen wird.
Die durchgezogenen Linien in 1A, 1B zeigen die Eigenschaften von Lumineszenzmitteln von verschiedener Farbe vor dem Brennen, gestrichelte Linien zeigen die Eigenschaften von Lumineszenzmitteln nach einem Brennen bei 520°C unter Luft, und Linien mit abwechselnden Punkten und Strichen zeigen die Eigenschaften von Lumineszenzmitteln nach einem Brennen 460°C unter Luft, das dem Brennen bei 520°C folgt. Während Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇ und Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ ähnliche Eigenschaften zeigen, zeigt die Zusammensetzung ohne Sr im Vergleich der Emissionsintensität eine um etwa 1 bis 2% höhere Emissionsintensität.
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, und der höchste Wert wurde um x = 0,3 bis 0,06 nach einem weiteren Brennen bei 460°C erhalten.
Daher neigt bei der Beurteilung der Emissionsintensität die Emissionsintensität im Bereich oberhalb von x = 0,08 dazu, sich mit dem Brennen zu verringern, während die Emissionsintensität im Bereich unterhalb von x = 0,08 dazu neigt, mit dem Brennen anzusteigen, wobei die besten Eigenschaften um x = 0,3 bis 0,06 erhalten wurden, in dem Fall, bei dem das Aufheizen des Lumineszenzmittels zweimal oder mehrfach wiederholt wurde, wie in der Herstellung der Plasma-Anzeigetafel.
Dieses Ergebnis kann durch die Neigung von Eu²⁺-Ionen zur Oxidation während des Brennens, was zu einer Verringerung in der Emissionsintensität führt, wenn der Eu-Anteil hoch ist.
Wenn der Eu-Anteil andererseits vergleichsweise niedrig ist, werden weniger Eu²⁺-Ionen während des Brennens oxidiert, während die Emissionsintensität aufgrund der Entfernung von Feuchtigkeit, der Verbesserung in der Kristallinität und anderem während des Brennens ansteigt.
Die Tendenz der Hitzebeständigkeit zum Ansteigen, wenn der Eu-Anteil geringer wird, ist nicht auf Ba_0,95–xEu_xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇ beschränkt, und eine ähnlich Tendenz zeigt sich auch bei Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO_c, unabhängig vom Sr-Anteil y. Die beste Eigenschaft wurde um x = 0,3 bis 0,06 erhalten, wenn die Emissionsintensität vor dem Brennen in Betracht gezogen wurde.
Das Lumineszenzmittel, das durch Eu²⁺-Ionen aktiviert wird und die Zusammensetzung in der Form von Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO_c hat, ist nicht auf Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMgAl₁₀O₁₇ beschränkt und ein ähnlicher Effekt wurde ebenso bei Verwendung von Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMgAl₁₄O₂₃ und ähnlichem erhalten.
Mittlerweile hat das in der Plasma-Anzeigetafel der Erfindung verwendete blaue Lumineszenzmaterial ein Problem in Bezug auf die Betriebslebensdauer und es ist nötig, die Haltbarkeit des zu verwendenden Lumineszenzmittels zu untersuchen.
2 zeigt die Haltbarkeit des Lumineszenzmittels mit einer Zusammensetzung von Ba_(0,95–y)Eu_0,05Sr_yMgAl₁₀O₁₇ mit unterschiedlichen Werten von y. Die Emissionsintensität nach 5.000 Stunden Leuchten relativ zu der Emissionsintensität in der frühen Phase des Tafelleuchtens, die als 100 angenommen wird, ist entlang der Ordinate aufgetragen und der Wert von y ist entlang der Abszisse aufgetragen. Für einen gegebenen konstanten Anteil an Eu (x) steigt die Haltbarkeit mit steigendem Wert von y. Dies kann darin begründet sein, dass der Ionenradius des Sr-Ions, ähnlich zu dem Fall der Eu-Abhängigkeit, kleiner ist als der des Ba-Ions, das dadurch ersetzt wird, und dadurch der Bindungsabstand zwischen Eu und Sauerstoff mit größerem Wert von y größer wird, was zu einer steigenden Bindungsenergie führt.
3 zeigt die y-Abhängigkeit der relativen Emissionsintensität des Lumineszenzmittels mit einer Zusammensetzung von Ba_(0,95–y)Eu_0,05Sr_yMgAl₁₀O₁₇ nach einem Brennen bei 520°C und anschließendem erneuten Brennen bei 460°C unter Luft. Die relative Emissionsintensität wird in Werten relativ zu den Emissionsintensität einer Zusammensetzung mit y = 0 (Ba_0,95Eu_0,05MgAl₁₀O₁₇) vor dem Brennen angegeben. Es kann erkannt werden, dass die Emissionsintensität geringer wird, wenn der Sr-Anteil steigt, die Verringerung aber auf einen Wert von etwa 8% im Vergleich zu dem Lumineszenzmittel ohne Sr-Anteil in einem Bereich beschränkt ist, in dem der Wert von y innerhalb von 0,2 liegt.
Wie durch die oben beschriebenen Ergebnisse gezeigt, hat das blaue Lumineszenzmittel Ba_1–xEu_xMgAl₁₀O₁₇ nach dem Stand der Technik ein derartiges Problem, dass die Haltbarkeit abnimmt, wenn der Wert von x verringert wird, um die Hitzebeständigkeit zu verbessern. Ein Bereich für x von 0,1 bis 0,15 wurde aus diesem Grund. benutzt. Entsprechend der Erfindung kann ein Lumineszenzmittel erhalten werden, das sowohl in Hitzebeständigkeit als auch Haltbarkeit besser als das konventionelle Lumineszenzmittel ist, indem der Eu-Anteil x in einem Bereich von 0,08 bis 0,01 und der Sr-Anteil y in einem Bereich von 0,2 bis 0,01 oder niedriger im Lumineszenzmaterial mit Sr angesetzt wird, das durch Ba_(1–x– _y)Eu_xSr_yMgAl₁₀O₁₇ repräsentiert wird.
Die Hitzebeständigkeit verbessert sich weiter, wenn der Wert von x in einem Bereich von 0,02 bis 0,075 inklusive liegt, und das beste Ergebnis wird innerhalb eines Bereiches von 0,03 bis 0,06 inklusive erzielt. Die vergleichsweise Beurteilung von Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit ist in einem Bereich von y von 0,02 bis 0,15 inklusive besser und am besten in einem Bereich von y von 0,02 bis 0,1 inklusive.
Da x und y die Hitzebeständigkeit und Haltbarkeit beeinflussen, ist der Wert von x + y vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 bis 0,2 inklusive und am meisten bevorzugt in einem Bereich von 0,09 bis 0,15 inklusive, wenn diese Effekte in Betracht gezogen werden.
Die in der Erfindung verwendeten Lumineszenzmittel von verschiedenen Farben werden wie unten beschrieben hergestellt. Das blaue Lumineszenzmittel wird hergestellt, indem zunächst die vorbestimmten Mengen der Rohmaterialien Bariumcarbonat (BaCO₃), Magnesiumcarbonat (MgCO₃), Aluminiumoxid (α-Al₂O₃), Strontiumcarbonat (SrCO₃) und Europiumoxid (Eu₂O₃) gemischt werden. Die Mischung wird mit einer geeigneten Menge von Flussmittel (AlF₂, BaCl₂) in einer Kugelmühle gemischt und die Mischung wird dann unter einer leicht reduzierenden Atmosphäre (H₂, N₂) bei einer Temperatur in einem Bereich von 1.400 bis 1.650°C für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 0,5 Stunden) gebrannt.
Das rote Lumineszenzmittel wird durch Mischen der Rohmaterialien Yttriumhydroxid Y₂(OH)₃ und Borsäure (H₃BO₃) in einem Verhältnis 1 : 1 der Atomanzahlen von Y und B gemischt. Dann wird eine vorbestimmte Menge von Europiumoxid (Eu₂O₃) zu der Mischung hinzugegeben, die mit einer geeigneten Menge von Flussmitteln in einer Kugelmühle gemischt und bei einer Temperatur in einem Bereich von 1.200 bis 1.450°C unter Luft für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 1 Stunde) gebrannt wird.
Das grüne Lumineszenzmittel wird durch Mischen der Rohmaterialien Zinkoxid (ZnO) und Siliziumoxid (SiO₂) in einem Verhältnis von 2 : 1 der Atomanzahlen von Zn und Si hergestellt. Dann wird eine vorbestimmte Menge von Manganoxid (Mn₂O₃) der Mischung hinzugegeben und dann in einer Kugelmühle gemischt. Die Mischung wird bei einer Temperatur in einem Bereich von 1.200 bis 1.350°C unter Luft für eine vorbestimmte Zeitdauer (beispielsweise 0,5 Stunden) gebrannt.
Weiter unten wird nun ein Beispiel entsprechend der Erfindung beschrieben werden.
Tabelle 1 Tafelaufbau und Eigenschaften (Lumineszenzschichtdicke: 20 μm, Entladungsgasdruck: 6,7 × 10⁴ Pa (500 Torr))
Die in Tabelle 1 gezeigten Plasma-Anzeigetafeln Nr. 501 bis 504 sind Plasma-Anzeigetafeln dieses entsprechend der Erfindung hergestellten Beispiels, wobei die Werte für x und y in Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMgAl₁₀O₁₇ des blauen Lumineszenzmittels verändert werden. Die Plasma-Anzeigetafeln der Probennummern 505 und 506 sind Plasma-Anzeigetafeln von Vergleichsbeispielen.
Bei den oben beschriebenen Plasma-Anzeigetafeln wurde das Brennen nach dem Bilden der Lumineszenzschicht bei 520°C und das Brennen zum Schichten der Tafeln bei 460°C durchgeführt. Die Dicke der Lumineszenzschicht wurde auf 20 μm und der Entladungsgasdruck auf 6,7 × 10⁴ Pa (500 Torr) angesetzt. Die Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafeln wurde unter elektrischen Entladungsbedingungen von 150 V als Entladungshaltespannung und 30 kHz als Frequenz gemessen.
Die in der Tabelle gezeigte Leuchtkraft gibt den Wert der Leuchtkraft an, wobei die Signale von verschiedenen Farben so gesteuert wurden, dass eine Farbtemperatur von 9.500°C für eine weiße Anzeige erreicht wurde.
Die Beurteilung der Anzeigetafel zeigt, dass die Eingangsleuchtkraft von den Werten von x und y abhängt und dass die Anzeigetafel eine höhere Leuchtkraft zeigt, wenn x = 0,05 ist und der Wert von y geringer ist. Die Beurteilung der Leuchtkraft nach 5.000 Stunden des Leuchtens der Anzeigetafel zeigt, dass die Haltbarkeit größer wird, wenn der Wert von x + y größer ist. Basierend auf diesen Ergebnissen wird der höchste Effekt bei der Verbesserung der Leuchtkraft mit der Anzeigetafel mit der Einstellung von x = 0,05 und y = 0,05 (Nr. 2) erhalten.

Claims

Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Lumineszenzmittels durch die allgemeine Formel Ba_(1–x–y)Eu_xSr_yMg_aAl_bO₁₇ dargestellt wird, wobei der Wert von y in einem Bereich von 0,01 bis inklusive 0,2 liegt, der Wert von a 1, der Wert von b 10 und der Wert von c 17 ist oder der Wert von a 1, der Wert von b 14 und der Wert von c 23 ist, und der Wert von x in einem Bereich von 0,01 bis inklusive 0,08 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei der Wert von y in einem Bereich von 0,02 bis inklusive 0,15 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei der Wert von y in einem Bereich von 0,02 bis inklusive 0,1 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei der Wert von x in einem Bereich von 0,02 bis inklusive 0,075 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei der Wert von x in einem Bereich von 0,03 bis inklusive 0,06 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei der Wert von x + y in einem Bereich von 0,05 bis inklusive 0,2 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, wobei der Wert von x + y in einem Bereich von 0,09 bis inklusive 0,15 liegt.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Fähigkeit, bei Anregung durch ultraviolette Strahlung sichtbares Licht zu emittieren.
Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Fähigkeit, bei Anregung durch ultraviolette Strahlung einer Wellenlänge von 200 nm oder weniger sichtbares Licht zu emittieren.
Plasma-Anzeigetafel mit einer Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei wenigstens einer der Entladungsräume eine Lumineszenzschicht aufweist, die blaue Lumineszenzpartikel enthält, wobei die Lumineszenzschicht, die die blauen Lumineszenzpartikel enthält, das Lumineszenzmittel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.
Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 10, wobei die Lumineszenz-Schicht, die die blauen Lumineszenzpartikel enthält, durch wenigstens einen Brennprozess bei einer Temperatur von 400°C oder mehr hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 10, wobei die Lumineszenz-Schicht, die die blauen Lumineszenzpartikel enthält, durch wenigstens einen Brennprozess bei einer Temperatur von 500°C oder mehr hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 10, wobei die Lumineszenz-Schicht, die die blauen Lumineszenzpartikel enthält, durch wenigstens zwei Brennprozesse hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel gemäß Anspruch 13, wobei eine Brenntemperatur für die Lumineszenz-Schicht, die die blauen Lumineszenzpartikel enthält, bei dem zweiten Brennprozess geringer ist als bei dem ersten Brennprozess.