DE69837500T2

DE69837500T2 - Phosphormaterial und Plasma-Anzeigetafel

Info

Publication number: DE69837500T2
Application number: DE69837500T
Authority: DE
Inventors: Masaki Minoo-shi Aoki; Hiroyuki Kado; Shigeo Hirakata-shi Suzuki; Hiroyuki Katano-shi Kawamura; Mitsuhiro Sakai-shi Ohtani
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-11-05
Publication date: 2007-12-13
Anticipated expiration: 2018-11-06
Also published as: US20030137234A1; CN1285081A; US20030107318A1; EP1267383B1; CN1475546A; WO1999024999A1; EP1030339B1; DE69836837T2; EP1375626A2; DE69836837D1; EP1375626B1; US6614165B1; DE69824053D1; EP1261013B1; EP1375626A3; CN1247736C; DE69824053T2; EP1261013A1; DE69824034T2; EP1267383A1

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. 22 ist ein Querschnitt, der den schematischen Aufbau einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungstyp zeigt.
In 22 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.
Die Formeln, die zur Darstellung des Lumineszenzmittels verwendet werden, entweder Ba_1-xEU_xMgAl₁₀O₁₇ oder Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:EU_x oder BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ oder BaMgAl₁₀O₁₇:EU oder BaEuMgAl₁₀O₁₇ oder BaEu²⁺MgAl₁₀O₁₇, sind alle äquivalent.
Als Lumineszenzschichten 48 für die Plasma-Anzeigetafel werden heute (YGd) BO₃:Eu für rot, BaMgAl₁₀O₁₇:Eu für blau und Z_n2Si_O4:Mn 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 YBO₃:Eu als rotes, Zn₂SiO₄:Mn als grünes und BaMgAl₁₀O₁₇:Eu 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)MgAl₁₀O₁₇:Eu_x, das zur Zeit als blaues Lumineszenzmittel verwendet wird, erfährt eine besonders signifikante thermische Verschlechterung.
Das als blaues Lumineszenzmittel verwendete Ba_(1-x)MgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺, das als exzellentes Lumineszenzmittel bekannt war, solche Probleme wie Verschlechterung während des Betriebs der Tafel und Veränderungen in der Chromatizität zeigte, und dass BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ entwickelt wurde, um derartige Probleme mit einer Verbesserung zu lösen, die durch Minderung der Leuchtkraftverringerung aufgrund von Brennen während des Tafelherstellungsprozesses erreicht wurden.
EP 0 766 285 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Lumineszenzmittel. Danach ist eine Erdalkalimetallverbindung offenbart, die keine Fluoratome in ihren Molekülen aufweist, wobei eine seltene Erdenverbindung, die keine Fluoratome in ihren Molekülen aufweist, und eine Aluminiumverbindung, die keine Fluoratome in ihren Molekülen aufweist, in einer reduzierenden Hochtemperaturatmosphäre in einem Bereich von 1600 bis 2000 C° gebrannt werden, so dass ein Aluminatlumineszenzmittel, dessen Partikeldurchmesser und Partikelform gesteuert wird, hergestellt wird. Eine Mischung von 22 Gewichtsprozent Bariumcarbonat, 11 Gewichtsprozent basisches Magnesiumcarbonat, 65 Gewichtspro zent sphärisches Alpha-Aluminium mit einem Durchmesser von 10 μm und 2 Gewichtsprozent Europiumoxid wird in einer Mischgasatmosphäre gebrannt, die aus 5 Volumenprozent gasförmigem Wasserstoff und aus gasförmigem Stickstoff besteht. Die Temperatur wird mit 400 C° pro Stunde erhöht und nach dem Brennen über zwei Stunden bei 1700 C° mit 400 C° pro Stunde erniedrigt. Als Ergebnis wird ein sphärisches Aluminatlumineszenzmittel mit einem Durchmesser von 10 μm erhalten, das durch die Formel (Ba_0.9,Eu_0.1)MgAl₁₀O₁₇ ausgedrückt ist.
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.
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 Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 2 und 3 gelöst. Demnach wird ein blaues Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel bereitgestellt, wobei das blaue Lumineszenzmittel aus einem Material besteht, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel, dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂ (0,01 ≤ x ≤ 0,1), einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ (0,01 ≤ x ≤ 0,1) und einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅ (0,01 ≤ x ≤ 0,1).
Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden auch durch eine Plasma-Anzeigetafel gelöst, wobei die Plasma-Anzeigetafel aufweist:
eine Vielzahl von zwischen einer vorderen Tafel und einer hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen,
wobei jeder Entladungsraum eine Lumineszenzschicht aufweist, wobei wenigstens einer der Entladungsräume eine Lumineszenzschicht aufweist, die blaue Lumineszenzpartikel enthält,
wobei die blauen Lumineszenzpartikel eine Art von Lumineszenzmittel enthalten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ und einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈0₃₅, mit der Bedingung (0,01 ≤ x ≤ 0,1).
Des Weiteren sind die Aufgaben der vorliegenden Erfindung durch eine Plasma-Anzeigetafel gelöst, wobei die Plasma-Anzeigetafel aufweist:
eine Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei jeder Entladungsraum eine Lumineszenzschicht aufweist, wobei wenigstens einer der Entladungsräume eine Lumineszenzschicht aufweist, die blaue Lumineszenzpartikel enthält,
wobei die blauen Lumineszenzpartikel mehr als eine Art von Lumineszenzmitteln enthalten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ und einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅, mit der Bedingung (0,01 ≤ x ≤ 0,1).
Ein Lumineszenzmittel gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein blaues Lumineszenzmittel für die Plasma-Anzeigetafel, das aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂ dargestellt ist, einem Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ dargestellt ist, und einem Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅ dargestellt ist, ausgewählt ist, wobei der Wert x gemäß (0,01 ≤ x ≤ 0,1) begrenzt ist und wobei es eine Laminarstruktur aufweist.
Das Material, das durch BaMg₂Al₁₀O₁₇:Eu dargestellt ist und das konventionellerweise als das blaue Lumineszenzmittel verwendet worden ist, ist eine Laminar verbindung mit einer β-Aluminiumoxidstruktur oder einer Magnetoplumbitstruktur (siehe beispielsweise Phosphor Handbook, Ohm Publishing Co., 15. Dezember 1987, Seiten 225 ff.)
Dieses konventionelle blaue Lumineszenzmittel weist eine Kristallstruktur von der Art auf, bei der eine Schicht mit Barium (Ba) (R-Schicht) und eine Schicht ohne Barium (Ba) (Spinell-Schicht, S-Schicht) alternierend aufeinander angeordnet sind (Plattenkristall), wobei ein Europiumion (Eu²⁺), das als das Lumineszenzzentrum dient, an der Gitterposition eines Ba-Ions substituiert ist (Eu-Ionen sind nicht in der Spinell-Schicht substituiert).
Die jetzigen Erfinder vervollständigten die erste Lumineszenzmittelbasis unter der Annahme, dass die Leuchtkraft zunimmt, wenn die Schicht, die das Europiumion (Eu²⁺) enthält, das als das Lumineszenzzentrum dient, (Schicht die Ba enthält) in einem derartigen Kristallsystem hergestellt ist, das mit einer hohen Konzentration in der β-Aluminiumoxidstruktur vorhanden ist. Insbesondere ist das erste Lumineszenzmittel der vorliegenden Erfindung in einer Zusammensetzung von der Art hergestellt, in der das blaue Lumineszenzmittel für die Plasma-Anzeigetafel als das Basismaterial ein Kristallsystem mit einer β-Aluminiumoxidstruktur oder mit einer Magnetoplumbitstruktur verwendet, wie beispielsweise Ba_ZMg₄Al₈O₁₈, Ba₃Mg₅Al₁₈O₃₅ oder Ba₂MgAl₁₂O₂₂, wobei nicht mehr Schichten vorhanden sind, die Ba aufweisen, als in dem Basismaterial basierend auf BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, das in dem Stand der Technik verwendet wird, und wobei sie bezüglich der Leuchtkraft durch Substituieren von Ba in diesen Kristallen durch Eu verbessert werden.
Die Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung umfasst eine Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen und die Lumineszenzschichten, die Lumineszenzpartikel von einer der Farben blau, rot und grün umfassen und die in den Entladungsräumen ausgebildet sind.
Das blaue Lumineszenzmittel, das die oben beschriebene Lumineszenzschicht bildet, ist eine oder mehrere Arten eines Lumineszenzmittels ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, aus einem Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂ dargestellt ist, aus einem Lumines zenzmittel, das durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ dargestellt ist, und aus einem Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅ dargestellt ist, mit der Bedingung (0,01 ≤ x ≤ 0,1).
In dem Material, das durch BaMgAl₁₀O₁₇:Eu dargestellt ist, das als das blaue Lumineszenzmittel des Stands der Technik verwendet wird, wird die Menge an Eu-Ionen, die als das Lumineszenzzentrum dienen und die Ba-Ionen in der Ba-Schicht substituieren, gewöhnlich auf ungefähr 10 bis 15 Atomprozent gesetzt, im Unterschied zu dem Fall des blauen Lumineszenzmittels, das in der zweiten Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
Dies ist so, da, obwohl die initiale Leuchtkraft zunimmt, wenn das Substitutionsverhältnis von Eu²⁺-Ionen ansteigt (beispielsweise National Technical Report Vol. 34, Nr. 2, April 1997, Seiten 70 ff.), die Leuchtkraft in dem Lumineszenzmittelbrennprozess (500 bis 600°C) abnimmt, wenn der Gehalt an Eu-Ionen 10 Atomprozent übersteigt. Daher wird das Substitutionsverhältnis von Eu²⁺-Ionen auf ungefähr 10 bis 15 Atomprozent gesetzt (beispielsweise Optronics, 1997, Nr. 6, Seiten 154 ff.).
Durch unsere Forschung wurde jedoch entdeckt, dass es wichtig ist, die Bildqualität der Anzeigetafel bezüglich der Chromatizität und auch der Leuchtkraft zu evaluieren, und dass es wichtig ist, die Emissionsintensität (Leuchtkraft geteilt durch den y-Wert der Chromatizität) zu evaluieren, die diese beiden Parameter umfasst.
Wenn bezüglich der Emissionsintensität verglichen wird, werden vergleichbare Werte nach einem Brennen bei einer Temperatur um 500°C mit einer Substitution innerhalb von 10 Atomprozent erreicht. Bei der Plasma-Anzeigetafel ist es des Weiteren erforderlich, bei einer Temperatur um 400°C zu brennen, um die vordere und hintere Tafel zu binden. Indem das Substitutionsverhältnis von Eu²⁺-Ionen in diesem Prozess auf ein derartiges Niveau, wie in der Zusammensetzung der vorliegenden Erfindung, gesetzt wird, wird es möglich gemacht, eine Lumineszenzschicht zu erreichen, die eine höhere Emissionsintensität als die aus dem Stand der Technik bekannte Lumineszenzschicht aufweist. Insbesondere wenn das Substitutionsverhältnis von Eu²⁺-Ionen innerhalb von 10 Atomprozent und nicht niedriger als 1 Atomprozent gesetzt wird, kann eine Anzeigetafel mit einer hohen Leistungsstärke bezüglich sowohl der Leuchtkraft als auch der Chromatizi tät erreicht werden. Bei der zweiten Plasma-Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung besteht basierend auf diesen Ergebnissen die Intention, eine thermische Verschlechterung des blauen Lumineszenzmittel in dem Lumineszenzmittelbrennprozess durch Begrenzen des Anteils der Ba-Ionen, die durch Eu-Ionen substituiert werden können, innerhalb von 10 Atomprozent des Ba-Gehalts zu verhindern.
Wie oben beschrieben worden ist, macht es eine Verwendung des blauen Lumineszenzmittels der vorliegenden Erfindung möglich, eine Lumineszenzschicht mit einer hohen Leuchtkraft und einem hohen Wärmewiderstand auszubilden, die fähig ist, eine thermische Verschlechterung bei dem Brennprozess während der Herstellung der Plasma-Anzeigetafel zu unterdrücken, und eine Plasma-Anzeigetafel mit einer hohen Leuchtkraft und guter Bildqualität zu erhalten.
Das erste pulverförmige Lumineszenzmittel gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst die Lumineszenzpartikel und nichtfluoreszierenden weiße Partikel, die eine Durchschnittspartikelgröße aufweisen, die kleiner ist als die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel, die darin vermischt sind.
Das pulverförmige Lumineszenzmittel des Stand der Technik weist nur die Lumineszenzpartikel auf. In einer Lumineszenzschicht, die aus diesen Lumineszenzpartikeln gebildet ist, nimmt der Prozentanteil eines Ladens von Lumineszenzpartikeln in der Schicht zu, wenn die Partikelgröße des Lumineszenzmittels kleiner wird, wobei als ein Ergebnis der Effekt einer Reflektion in der Schicht größer wird, wodurch es möglich gemacht wird, das emittierte sichtbare Licht effizient durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
Gleichzeitig nimmt jedoch die spezifische Oberfläche des Lumineszenzmittels zu, wenn die Lumineszenzpartikel kleiner werden, wodurch es wahrscheinlicher wird, das Kristalldefekte auftreten, die zu einer Verschlechterung der Lichtemissionscharakteristik führen, wodurch eine Wechselbeziehung gebildet wird.
Wenn dagegen als das erste pulverförmige Lumineszenzmittel eines illustrierenden Beispiels ein Lumineszenzmittel verwendet wird, das durch Vermischen der Lumineszenzpartikel und nichtfluoreszierender weißer Partikel, die eine Durchschnittspartikelgröße aufweisen, die kleiner als die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel, hergestellt worden ist, wird eine effiziente Lichtemission mit Lumineszenzpartikeln mit relativ großer Partikelgröße erreicht. Des Weiteren nimmt, wenn eine Schicht ausgebildet wird, der Prozentanteil eines Ladens zu, wenn die Leerräume zwischen den Lumineszenzpartikeln mit relativ großer Partikelgröße durch die nichtfluoreszierenden weißen Partikel mit relativ kleiner Partikelgröße aufgefüllt werden, wodurch eine verbesserte Reflektivität in der Schicht resultiert und es möglich gemacht wird, das emittierte Licht effizient durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
Bei dem ersten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels liegt die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel bevorzugt in einem Bereich von 1.5 μm bis einschließlich 5 μm und die Durchschnittspartikelgröße der nichtfluoreszierenden weißen Partikel beträgt bevorzugt 1.5 μm oder weniger. Es ist auch bevorzugt, dass die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel doppelt so groß ist wie die der nichtfluoreszierenden weißen Partikel oder größer.
Der Prozentanteil eines Landens kann weiter erhöht werden, indem die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel fünfmal größer gemacht wird als die der nichtfluoreszierenden weißen Partikel oder größer.
Es ist bevorzugt, den Koeffizienten der Partikelgrößenkonzentration der Partikelgrößenverteilung von zumindest entweder den Lumineszenzpartikeln oder den nichtfluoreszierenden weißen Partikeln nicht kleiner als 50 Prozent und innerhalb von 100 Prozent zu erzeugen, wodurch es möglich gemacht wird, die Leerräume zwischen den größeren Lumineszenzpartikeln mit den kleineren nichtfluoreszierenden weißen Partikeln zu füllen, wobei die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel mit A, die minimale Partikelgröße derselben mit dmin, die maximale Partikelgröße mit dmax und der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration mit x (%) bezeichnet wird, wobei x durch x = 100A/(A + dmax – dmin) berechnet wird.
Der Prozentanteil eines Ladens kann weiter erhöht werden, indem die Koeffizienten der Partikelgrößenkonzentration von t Lumineszenzpartikeln und der nichtfluoreszierenden weißen Partikel in einem Bereich von 80 Prozent bis einschließlich 100 Prozent gesetzt wird.
Um den Prozentanteil eines Ladens weiter zu erhöhen, ist die Gesamtanzahl der nichtfluoreszierenden weißen Partikel bevorzugt niedriger als die Gesamtanzahl der Lumineszenzpartikel.
Die Lumineszenzpartikel, die oben beschrieben worden sind, können auch ein blaues Lumineszenzmittel sein, das durch die allgemeine Formel Ba_1-xEu_xMgAl₁₀O₁₇ dargestellt ist.
Die Lumineszenzpartikel, die oben beschrieben worden sind, können auch eine grünes Lumineszenzmittel sein, das durch die allgemeine Formel (Zn_1-xMn_x)SiO₄ dargestellt ist.
Die Lumineszenzpartikel können ein grünes Lumineszenzmittel sein, das durch die allgemeine Formel Ba_1-xMg_xAl₁₂O₁₉ dargestellt ist.
Die Lumineszenzpartikel können aber auch ein rotes Lumineszenzmittel sein, das durch die allgemeine Formel Y_1-xEu_xBO₃ dargestellt ist.
Die Lumineszenzpartikel können auch ein rotes Lumineszenzmittel sein, das durch die allgemeine Formel Y_1-x-yGd_xEu_yBO₃ dargestellt ist.
Der Prozentanteil eines Ladens kann auch erhöht werden, indem die Lumineszenzpartikel oder nichtfluoreszierenden weißen Partikel verwendet werden, die sphärische Partikel oder im Wesentlichen kugelförmige Partikel sind.
Es ist auch wirkungsvoll, Al₂O₃ oder TiO₂, die eine hohe Reflektivität für sichtbares Licht aufweisen, als die nichtfluoreszierenden weißen Partikel zu verwenden.
Die dritte Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels umfasst eine Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei eine Lumineszenzschicht die Lumineszenzpartikel von einer der Farben blau, rot und grün aufweißt, in jedem der Entladungsräume ausgebildet ist, wobei die Lumineszenzschichten das erste pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels umfassen. Bei der dritten Plasma-Anzeigetafel, die das erste pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels wie oben beschrieben venrwendet, kann der Prozentanteil eines Ladens des pulverförmigen Lumineszenzmittels in der Lumineszenzschicht erhöht werden, wodurch gute Reflektionscharakteristika der Schichten erzeugt werden. Es ist daher ermöglicht worden, das sichtbare Licht, das durch das Lumineszenzmittel emittiert wird, effizient durch die gesamte Oberfläche der Tafel hindurch zu extrahieren, um die Leuchtkraft und die Emissionseffizienz zu erhöhen.
Bei der dritten Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels liegt die Dicke der Lumineszenzschichten bevorzugt in einem Bereich von 5 μm bis 50 μm.
Das zweite pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels ist eine Anhäufung von Lumineszenzpartikeln und ist dadurch charakterisiert, dass die Anzahl von Lumineszenzpartikeln mit Partikelgrößen, die nicht kleiner sind als der Spitzenpartikeldurchmesser (Dp), kleiner ist als die Anzahl von Lumineszenzpartikeln, die Partikelgrößen aufweisen, die nicht größer sind als der Spitzenpartikeldurchmesser Dp, wobei Dp den Spitzenpartikeldurchmesser in der Partikelgrößenverteilung der Lumineszenzpartikel repräsentiert.
Ein konventionelles pulverförmiges Lumineszenzmittel umfasst im Allgemeinen eine fast symmetrische Partikelgrößenverteilung, wobei die Spitzenpartikelgröße in der Mitte derselben angeordnet ist. Die Lumineszenzschicht, die das pulverförmige Lumineszenzmittel umfasst, hat eine höhere Reflektionswirkung innerhalb der Schicht, wenn der Prozentanteil eines Ladens größer ist, wodurch es ermöglicht wird, das emittierte sichtbare Licht effektiv durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren. Das zweite Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels wird erzeugt, indem die Anzahl von relativ großen Partikeln in der Partikelgrößenverteilung reduziert wird, um eine Partikelgrößenverteilung von der Art, wie sie oben beschrieben ist, zu erreichen, wodurch es ermöglicht wird, die Leerstellen zwischen den Lumineszenzpartikeln mit kleineren Lumineszenzpartikeln dichter zu füllen und das emittierte sichtbare Licht effizient durch die fordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
Bei dem zweiten pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels liegt die Anzahl an Lumineszenzpartikeln mit Partikelgrößen, die nicht kleiner sind als der Spitzenpartikeldurchmesser Dp, bevorzugt innerhalb von 70 Prozent der Anzahl an Lumineszenzpartikeln mit Partikelgrößen, die nicht größer sind als der Spitzenpartikeldurchmesser Dp.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels liegt die Anzahl von Lumineszenzpartikeln mit Partikelgrößen, die kleiner sind als der Spitzenpartikeldurchmesser Dp, weiter bevorzugt innerhalb von 50 Prozent der Anzahl von Lumineszenzpartikeln mit Partikelgrößen, die nicht größer sind als der Spitzenpartikeldurchmesser Dp, wodurch es ermöglicht wird, den Prozentanteil eines Ladens weiter zu verbessern.
Das zweite pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels ist eine Anhäufung von Lumineszenzpartikeln und ist präpariert, um eine Partikelgrößenverteilung von der Art aufzuweisen, bei der Dmax – Dp kleiner ist als Dp – Dmin, wobei Dp den Spitzenpartikeldurchmesser, Dmin die minimale Partikelgröße und Dmax die maximale Partikelgröße der Lumineszenzpartikel darstellt.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels ist die Partikelgrößenverteilung bevorzugt so ausgebildet, dass (Dmax – Dp) niedriger ist als das 0,5-fache des Werts (Dp – Dmin).
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels ist die Partikelgrößenverteilung bevorzugt so ausgebildet, dass (Dmax – Dp) kleiner ist als das 0.3-fache des Werts (Dp – Dmin). Dies ermöglicht es, den Prozentanteil eines Ladens der Lumineszenzpartikel weiter zu verbessern.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels liegt der Spitzenpartikeldurchmesser der Partikelgrößenverteilung der Lumineszenzpartikel bevorzugt in einem Bereich von 1.5 μm bis einschließlich 5 μm.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzpartikel ein Lumineszenzmittel so aufweisen, dass die Lumineszenzpartikel sichtbares Licht emittieren, wenn sie durch ultraviolette Strahlen angeregt werden.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzpartikel auch ein blaues Lumineszenzmittel aufweisen, das durch die allgemeine Formel Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇dargestellt ist.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzpartikel ein grünes Lumineszenzmittel aufweisen, das durch die allgemeine Formel (Zn_1-xMn_x)SiO₄ dargestellt ist.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzpartikel ein grünes Lumineszenzmittel aufweisen, das durch die allgemeine Formel B_1-xMg_xAl₁₂O₁₉ dargestellt ist.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzpartikel auch ein rotes Lumineszenzmittel aufweisen, das durch die allgemeine Formel Y_1-xEu_xBO₃ dargestellt ist.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzpartikel auch ein rotes Lumineszenzmittel aufweisen, das durch die allgemeine Formel Y_1-x-yGd_xEu_yBO₃ dargestellt ist.
Bei dem zweiten pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels haben die Lumineszenzpartikel bevorzugt ein sphärische oder annähernd sphärische Form, wodurch es ermöglicht wird, den Prozentanteil eines Ladens weiter zu verbessern.
Die vierte Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels weist eine Vielzahl von zwischen einer vorderen Tafel und einer hinteren Tafel, die einander gegenüber angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei eine Lumineszenzschicht, die Lumineszenzpartikel von einer der Farben blau, rot und grün umfasst, in jedem der Entladungsräume ausgebildet ist, wobei die Lumineszenzschichten das zweite pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels umfassen. Daher kann der Prozentanteil eines Ladens des pulverförmigen Lumineszenzmittels in der Lumineszenzschicht erhöht werden, wobei gute Reflektionscharakteristika der Schichten erzeugt werden. Dies ermöglicht es, das sichtbare Licht, das durch das Lumineszenzmittel emittiert wird, effizient durch die gesamte Oberfläche der Tafel hindurch zu extrahieren und eine Plasma-Anzeigetafel mit hoher Leuchtkraft und hoher Emissionseffizienz zu erzeugen.
Bei der vierten Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels liegt die Dicke der Lumineszenzschicht bevorzugt in einem Bereich von 5 μm bis einschließlich 50 μm.
Das zweite Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels wird durch die allgemeine Formel Ba_(1-x-y)Sr_yMg_aAl_bO_c:Eu_x repräsentiert, wobei der Wert x in einem Bereich von 0,01 bis einschließlich 0,08 liegt.
In dem im Stand der Technik als blaues Lumineszenzmittel verwendeten Lumineszenzmittel wie Ba_(1-x)MgAl_bO₁₇:Eu_x liegt der Wert für x, der das Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen repräsentiert, im Allgemeinen in einem Bereich von 0,1 bis 0,1 5.
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 Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen dazu neigt anzusteigen, obwohl die Eingangsleuchtkraft mit steigendem Substitutionsverhältnis 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 Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen wie in der Zusammensetzung des illustrativen Beispiels angesetzt wird, wodurch die Hitzebeständigkeit vergrößert wird. Das illustrative Beispiel wurde durch die Erkennung dieser Tatsache komplettiert.
Bei dem zweiten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels 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 (Ultraviolettstrahlungsbeständigkeit) des Ba_(1-x)MgAl₁₀O₁₇Eu_x steigt im Allgemeinen, wenn das Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen steigt. Betriebslebensdauer und Hitzebeständigkeit stehen jedoch in einer gegenläufigen Beziehung. Die Betriebslebensdauer des Ba_(1-x)MgAl₁₀O₁₇Eu_x kann durch das Ersetzen eines Teiles des Ba durch Sr erhöht werden. Wenn daher das Substitutionsverhältnis überall durch Eu²⁺-Ionen wie in dem zweiten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels verringert wird und das Substitutionsverhältnis durch Sr wie in dem illustrativen Beispiel angesetzt wird, kann ein Lumineszenzmittel von höherer Hitzebeständigkeit und längerer Betriebslebensdauer als das Lumineszenzmittel nach dem Stand der Technik erhalten werden.
Beim zweiten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels 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 zweiten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels 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 zweiten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels 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 fünfte Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels 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 Lumineszenzschichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, das zweite pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels aufweisen.
Wenn das zweite Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels 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 fünften Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels können die Lumineszenzschichten, die die blauen Lumineszenzpartikel enthalten, durch mindes tens 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 fünften Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels 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.
Das dritte Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels ist ein Lumineszenzmittel, dessen Basismaterial teilweise durch Eu²⁺-Ionen substituiert ist, wobei das Substitutionsverhältnis Eu²⁺-Ionen 8 Atomprozent oder weniger beträgt.
Bei dem dritten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels liegt das Substitutionsverhältnis 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 substituiert ist, die als Deaktivierungsmittel dienen, wobei dies ein durch die allgemeine Formel BaMgAl_yO_z repräsentiertes Lumineszenzmittel umfasst, wurden Lumineszenzmittel mit einem Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in einem Bereich von 10 bis 15 Atomprozent im Stand der Technik benutzt.
Mit dem dritten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels kann die Leuchtkraft und Emissionsintensität durch Bildung der Lumineszenzschicht unter Verwendung des Lumineszenzmittels des illustrativen Beispiels gegenüber dem Stand der Technik erhöht werden. Das Beispiel 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 des illustrativen Beispiels 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-Substitutionsverhältnis 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 substituiert wird, insbesondere ein Lumineszenzmittel, das durch die allgemeine BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺ repräsentiert wird.
Auf diese Weise können hohe Leuchtkraft und hohe Emissionsintensität erreicht werden, indem das Substitutionsverhältnis 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 Lumineszenzmittel zum Ausbrennen des Bindemittels und Bilden der Lumineszenzschicht gebrannt wird und danach erneut während des Tafelabdichtungsprozesses gebrannt wird, namentlich wenn das Lumineszenzmittel zweifach dem Brennen unterworfen wird.
Das dritte Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels enthält bevorzugt BaMgAl_yO_z als das Basismaterial, wobei der Substitutionsverhältnis von Ba durch Eu²⁺-Ionen innerhalb von 8 Atomprozent und bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent auch in diesem Fall gesetzt ist.
Auch bei dem dritten Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels sind die Werte y und z in der Formel BaMgAl_yO_z des Basismaterials bevorzugt 10 bzw. 17.
Die Werte y und z in der Formel BaMgAl_yO_z des Basismaterials können auch 14 bzw. 23 sein.
Die sechste Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels 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 der Farben blau, rot und grün aufweist, in jedem der Entladungsräume gebildet ist und wobei die blauen Lumineszenzpartikel, die in den Lumineszenzschichten eingeschlossen sind, aus dem pulverförmigen Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels hergestellt sind.
Wenn das dritte Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels 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 gemäß des illustrativen Beispiels 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 Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen bis zu 8 Atomprozent substituiert 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 zweites Verfahren zur Herstellung der Plasma-Anzeigetafel entsprechend des illustrativen Beispiels umfasst einen Lumineszenzmittelaufbringungsschritt des Aufbringens 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 Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent substituiert sind, einen Brennschritt zum Brennen des ersten Tafelsubstrates, auf das das Lumineszenzmittel aufgebracht worden ist, und einen Versiegelungsschritt, wobei die erste Tafel und die zweite Tafel aufeinander angeordnet werden und versiegelt werden, der auf den Brennschritt folgt.
Der Lumineszenzmittelaufbringungsschritt der zweiten Herstellungsmethode kann ein Prozess des Aufbringens der Tinte oder der Folie auf das erste Tafel substrat sein, die durch Mischen von Partikeln des Lumineszenzmittel mit dem Bindemittel hergestellt sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1A ist ein schematischer Querschnitt einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungsentladungstyp entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
1B ist ein schematischer Querschnitt einer Lumineszenzschicht in einer Plasma-Anzeigetafel des Stands der Technik.
2 ist ein Blockdiagramm eines Plasma-Anzeigetafel-Anzeigengerätes.
3A bis 3F zeigen das Verfahren zur Bildung von Grenzstegen.
4 ist ein Diagramm, das einen Prozess des Plasmasprühens zeigt.
5 ist ein schematisches Diagramm, das eine Tintenauftragungseinrichtung und die Arbeitsweise derselben zeigt.
6 ist ein Diagramm, das die Arbeitsweise der Tintenauftragungseinrichtung zeigt, das eine Vielzahl von Düsen aufweist.
7A ist ein Schaubild, das die relative Leuchtkraft gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
7B ist ein Schaubild, das die Emissionsintensität gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
8 ist ein schematischer Querschnitt durch eine illustrative Plasma-Anzeigetafel.
9 ist ein Darstellung, die die Partikelgrößenverteilung eines pulverförmigen Lumineszenzmittels zeigt, das in einer illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
10 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel.
11 ist eine Darstellung, die die Partikelgrößenverteilung eines pulverförmigen Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel des Stands der Technik verwendet wird.
12 ist eine Darstellung, die die Partikelgrößenverteilung eines pulverförmigen Lumineszenzmittels zeigt, das in einer illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
13 ist ein schematischer Querschnitt durch die illustrative Plasma-Anzeigetafel.
14 ist eine Darstellung, die die Partikelgrößenverteilung des pulvertörmigen Lumineszenzmittels zeigt, das in der Plasma-Anzeigetafel des Stands der Technik verwendet wird.
15A ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels (Ba_0,95-xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇:Eu_x) zeigt, das in einer illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
15B ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels (Ba_(1-x)MgAl₁₀O₁₇:Eu_x) zeigt, das in einer illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
16 ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitseigenschaften eines Lumineszenzmittels zeigt, das in einer Plasma-Anzeigetafel nach dem Stand der Technik verwendet wird.
17 ist ein Schaubild, das die Haltbarkeit des Lumineszenzmittels zeigt, das in einer illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
18 ist ein Schaubild, das die Hitzebeständigkeitscharakteristik des Lumineszenzmittels zeigt, das in einer illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird,
19 ist ein schematischer Querschnitt durch die illustrative Plasma-Anzeigetafel.
20 ist ein schematischer Querschnitt durch eine illustrative Plasma-Anzeigetafel.
21A ist ein Schaubild, das die relative Leuchtkraft gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
21B ist ein Schaubild, das die Emissionsintensität gegenüber der Zusammensetzung des Lumineszenzmittels zeigt, das in der illustrativen Plasma-Anzeigetafel verwendet wird.
22 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 101 (siehe 8)
Die vordere Tafel 101 (siehe 8) 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 1,06657 × 10^-4m^-1kg s^-2 (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 66661,2 bis 106657,9 m^-1kg s^-2 (500 bis 800 Torr) angesetzt.
(Verfahren zum Ausbilden einer Lumineszenzschicht)
5 zeigt schematisch die Struktur bzw. die Zusammensetzung einer Tintenauftragungseinrichtung 20, die verwendet wird, wenn die Lumineszenzschicht 18 ausgebildet wird.
Wie in 2 gezeigt, weist die Tintenauftragungseinrichtung 20 eine Versorgungseinrichtung 21 (engl. server) auf, die die Lumineszenztinte speichert, und eine Druckpumpe 22, die die Tinte unter Druck setzt und einem Kopf 23 zuführt. Der Kopf 23 ist mit einer Tintenkammer 23a und einer Düse 24 versehen, sodass die Tinte, die unter Druck gesetzt und der Tintenkammer 23a zugeführt worden ist, aus der Düse 24 kontinuierlich ausgespritzt wird.
Der Kopf 23 ist integral mit der Tintenkammer 23a und der Düse 24 durch mechanisches Spanen (engl. machining) und elektrisches Entladungsspanen eines metallischen Materials ausgebildet.
Die Lumineszenztinte wird durch Vermischen der Lumineszenzpartikel unterschiedlicher Farben, des Bindemittels und des Lösungsmittels mit einem grenzflächenaktiven Stoff, einem Silikamittel und anderen Komponenten hergestellt, um ein geeignetes Viskositätsniveau zu erreichen.
Als die Lumineszenzpartikel, die die Lumineszenztinte bilden, können diejenigen verwendet werden, die im Allgemeinen in den Lumineszenzschichten von Plasma-Anzeigetafeln verwendet werden. Spezielle Beispiele sind die folgenden:
Blaues Lumineszenzmittel: BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺
Grünes Lumineszenzmittel: BaAl₁₂O₁₉:Mn oder Zn₂SiO₄:Mn
Rotes Lumineszenzmittel: (Y_xGd_1-x)BO₃:Eu³⁺ oder YBO₃:Eu³⁺
Um ein Verstopfen der Düse 24 und eine Ablagerung der Partikel zu verhindern, liegt die Durchschnittspartikelgröße der flockenartigen Lumineszenzpartikel in der Lumineszenztinte bevorzugt innerhalb 6 μm. Um eine hohe Emissionseffizienz in der Lumineszenzschicht zu erreichen, liegt das Profilverhältnis (Breite/Dicke) der Lumineszenzpartikel bevorzugt in einem Bereich von 3 bis 25.
Die Viskosität der Lumineszenztinte wird bevorzugt so gesteuert, dass sie bei 25°C innerhalb von 1.000 m^-1kg s^-1 (1000 Centipoise) (von 0.015 – 1.000 m^-1kg s¹ (15 bis 1000 Centipoise)) liegt.
Die Partikelgröße eines Silikamittels, das als ein Additiv verwendet wird, liegt bevorzugt in einem Bereich von 0.01 bis 0.02 μm, wobei der Anteil desselben bevorzugt in einem Bereich von 1 bis 10 Gew.-% liegt und 0.1 bis 5 Gew.-% eines Dispergiermittels bevorzugt hinzugefügt werden.
Bei der Tintenauftragungseinrichtung 20 ist es bevorzugt, den inneren Durchmesser der Düse 24 nicht kleiner als 45 μm, um ein Verstopfen der Düse zu verhindern, und kleiner als die Rillenbreite W zwischen den Grenzstegen 17, normalerweise in einem Bereich von 45 bis 250 μm, zu machen.
In der Versorgungseinrichtung 21 ist die Tinte gespeichert, während sie gemischt und durch ein Rührwerk (nicht gezeigt), das in der Versorgungseinrichtung 21 installiert ist, gerührt wird.
Ein Entladedruck der Druckpumpe 22 wird so gesteuert, dass die Tinte, die von der Düse 24 abgegeben wird, einen kontinuierlichen Strom bildet.
Der Kopf 23 ist angepasst, um über das Substrat 15 des hinteren Glases zu scannen, während ein Scannen des Kopfes 23 durch einen Kopf-Scan-Mechanismus (nicht gezeigt) bewirkt wird, der den Kopf 23 linear in dem illustrativen Beispiel antreibt. Gemäß des illustrativen Beispiels kann das Glassubstrat auch linear angetrieben werden, während der Kopf 23 befestigt ist. Bei einer derartigen Konfiguration wird, da ein kontinuierlicher Tintenstrom 25 von der Düse 24 abgegeben wird, während der Kopf 23 scannt, eine gleichförmige Linie der Tinte auf dem Glassubstrat ausgebildet.
Die Tintenauftragungseinrichtung 20 kann auch in einer Konfiguration hergestellt sein, wie sie in 6 gezeigt ist, wobei der Kopf 23 eine Vielzahl von Düsen 24 aufweist, sodass die Tinte von den Düsen 24 parallel während eines Scan-Vorgangs abgegeben wird (Scan-Richtung ist in 6 durch einen Pfeil A angezeigt). Das Bereitstellen der Vielzahl von Düsen 24 macht es möglich, eine Vielzahl von Tintenlinien 25 in einem einzelnen Vorgang auszubilden.
Ein Auftragen der Lumineszenztinte durch die Tintenauftragungseinrichtung 20 wird entlang der Grenzstege 17 auf dem Substrat 15 des hinteren Glases für jede der Farben Rot, Blau und Grün durchgeführt. Nach einem Trocknen der roten, blauen und grünen Lumineszenztinten, die aufeinander folgend in die jeweiligen Rillen aufgetragen worden sind, wird die Tafel gebrannt (bei ungefähr 500°C für 10 Minuten), wodurch die Lumineszenzschichten 18 ausgebildet werden.
Die Lumineszenzschichten 18 werden dadurch ausgebildet, dass Tinte kontinuierlich aufgetragen wird, und nicht dadurch, dass Tintentröpfchen wie in dem konventionellen Tintenstrahlprozess aufgetragen werden, sodass die Schichten mit einer gleichförmigen Dicke ausgebildet werden können.
Wenn die Tintenauftragungseinrichtung 20 in einer derartigen Konfiguration hergestellt ist, bei der jeder Kopf 23 drei Tintenkammern und Düsen für die einzelnen Farben Rot, Blau und Grün aufweist, sodass Lumineszenztinten der drei Farben parallel abgegeben werden, wird es möglich gemacht, die Lumineszenztinten der drei Farben in einer einzelnen Scan-Operation aufzutragen.
Jetzt werden die Lumineszenzpartikel, die in der Lumineszenzschicht 18 verwendet werden, unten beschrieben.
Die Lumineszenzpartikel, die in dem illustrativen Beispiel verwendet werden, weisen Metalloxide auf, die in dem Stand der Technik verwendet worden sind. Spezielle Zusammensetzungen der Lumineszenzpartikel verschiedener Farben sind: BaMGAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ basierend auf dem Kristallskelett von BaMGAl₁₀O₁₇ mit einer vorbestimmten Mengen von Europium, das als ein Aktivierungsmittel für die blauen Lumineszenzpartikel enthalten ist, YBO₃:Eu³⁺ basierend auf das Kristallskelett von YBO₃ mit einer vorbestimmten Menge von Eu, das als ein Aktivierungsmittel für rote Lumineszenzpartikel enthalten ist, und Zn₂SiO₂:Mn²⁺ basie rend auf dem Kristallskelett von Zn₂SiO₄ mit einer vorbestimmten Menge von Mn, das als ein Aktivierungsmittel für die grünen Lumineszenzpartikel enthalten ist.
In dem illustrativen Beispiel werden Lumineszenzpartikel verwendet, die größere Werte eines Profilverhältnisses (Breite/Dicke) (flach und dünner) aufweisen, die größer sind als die konventionellen Werte für diese Lumineszenzpartikel.
Da es die Verwendung der Lumineszenzpartikel, die ein größeres Profilverhältnis aufweisen, möglich macht, das Abdeckungsverhältnis durch die Lumineszenzpartikel in der Lumineszenzschicht 18 für jede Zelle zu vergrößern, kann die Effizienz eines Absorbierens der ultravioletten Strahlen, die durch eine elektrische Entladung erzeugt werden, erhöht werden, wodurch die Leuchtkraft der Tafel erhöht wird. Insbesondere wenn beispielsweise Lumineszenzpartikel 181 mit einer sphärischen Form, wie in 1B gezeigt, verwendet werden, wird, da ein Überlappungsverhältnis (Abdeckungsverhältnis) zwischen den Lumineszenzpartikeln 181 relativ klein in der Einfallsrichtung (schematisch gekennzeichnet durch einen Pfeil in der Zeichnung) des ultravioletten Strahls wird, ein größerer Abschnitt der ultravioletten Strahlen durch die Lumineszenzpartikel 181 an relativ tieferen Positionen von der Oberfläche absorbiert. Licht, das von den Lumineszenzpartikeln 181 emittiert wird, die die ultravioletten Strahlen an relativ niedrigeren Positionen in der Lumineszenzschicht 180 absorbiert haben, wird wahrscheinlich durch andere Lumineszenzpartikel 181 absorbiert, sodass ein kleinerer Teil derselben von der Oberfläche emittiert wird, wodurch der Beitrag zu der Verbesserung der Leuchtkraft der Tafel vermindert wird, was wiederum zu einer niedrigeren Emissionseffizienz der Lumineszenzschicht 180 führt. Bei der Konstruktion des illustrativen Beispiels wird dagegen ein größerer Abschnitt der ultravioletten Strahlen durch die Lumineszenzpartikel 18a an Positionen absorbiert, die relativ näher an der Oberfläche sind, da die flächenhaften Lumineszenzpartikel verwendet werden und ein Überlappungsverhältnis zwischen den Lumineszenzpartikeln 18a in der Einfallsrichtung (schematisch gezeigt durch einen Pfeil in der Zeichnung) des ultravioletten Strahls relativ größer gemacht werden kann. Licht, das von den Lumineszenzpartikeln 18a emittiert wird, die die ultravioletten Strahlen an Positionen relativ näher zu der Oberfläche der Lumineszenzschicht 18 absorbiert haben, wird weniger wahrscheinlich durch andere Lumineszenzpartikel 18a absorbiert und von der Oberfläche emittiert und trägt daher im Ergebnis wirksam zu der Verbesserung der Leuchtkraft der Tafel bei, wodurch die Emissi onseffizienz der Lumineszenzschicht 18 in dem illustrativen Beispiel erhöht werden kann.
Derartige flockenartige Lumineszenzpartikel, wie sie oben beschrieben worden sind, können hergestellt werden, indem bei einer relativ höheren Temperatur für einen kürzeren Zeitraum als in dem Stand der Technik gebrannt wird, wodurch das Wachsen eines Kristalls in die Dickenrichtung der Lumineszenzpartikel unterdrückt wird.
Das rote Lumineszenzmittel, wie beispielsweise YBO₃ und YGdBO₃, kann auch als flockenartige Lumineszenzpartikel ausgebildet werden, indem ein Hydroxid, wie beispielsweise Y₂(OH)₃, als ein Ausgangsmaterial verwendet wird oder indem ein Hydrothermal-Syntheseprozess (hohe Temperatur, hohe Drucksynthese) verwendet wird.
Bereiche von Durchschnittsflockendurchmessern und Durchschnittsflockendicken sind aus den folgenden Gründen begrenzt. Wenn der Durchschnittsflockendurchmesser kleiner ist als 0.3 μm oder die Durchschnittsflockendicke 0.1 μm oder weniger beträgt, tendieren die Lumineszenzpartikel, die zu fein sind, dazu, zu koagulieren, was zu einer Abnahme der Absorptionseffizienz führt. Wenn der Durchschnittsflockendurchmesser 0.3 μm oder weniger und die Durchschnittsflockendicke 0.1 μm oder weniger beträgt, können viele der Lumineszenzpartikel nicht in der gewünschten Kristallstruktur ausgebildet werden, wodurch es wahrscheinlich wird, dass das Lumineszenzmittei keine ausreichende Leuchtkraft bereitstellen kann.
Eine Koagulation der Lumineszenzpartikel kann jedoch auf ein gewisses Maß begrenzt werden, indem eine geeignete Kombination des Lösungsmittels, in dem die Lumineszenzpartikel verteilt sind, und anderer Mittel, die verwendet werden, wenn die Lumineszenzschicht ausgebildet wird, ausgewählt wird. Und in diesem Fall können Lumineszenzpartikel mit noch kleineren Durchmessern und größeren Profilverhältnissen (Breite/Dicke) verwendet werden.
Jetzt wird das Verfahren zum Präparieren der Lumineszenzpartikel unterschiedlicher Farben, die in dem illustrativen Beispiel verwendet werden, unten beschrieben.
Die blauen Lumineszenzpartikel werden hergestellt, indem zuerst Rohmaterialien aus Bariumcarbonat (BaCO₃), Magnesiumcarbonat (MgCO₃) und Aluminiumoxid (α-Al₂O₃) in einem Verhältnis von 1:1:10 bezüglich der Anzahl an Atomen von Ba, Mg und Al gemischt werden. Dann wird eine vorbestimmte Menge von Europiumoxid (Eu₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt. Dann wird die Mischung mit einer geeigneten Menge eines Flussmittels (AlF₂, BaCl₂) in einer Kugelmühle (engl. ball mill) gemischt und die Mischung wird in einer schwach reduzierenden Atmosphäre (H₂, H₂) bei einer Temperatur in einem Bereich von 1400 bis 1650°C für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0.5 Stunden) gebrannt (engt. firing). Flockenartige Kristalle werden erhalten, indem die gebrannte Mischung gesiebt wird.
Das Profilverhältnis (Breite/Dicke) kann verändert werden, indem die Brenntemperatur, das Verhältnis der H₂- und H₂-Strömungsraten und die Brennzeit verändert werden.
Die roten Lumineszenzpartikel werden hergestellt, indem Rohmaterialien aus Yttriumhydroxid (Y₂(OH)₃) und Borsäure (H₃BO₃) in einem Verhältnis von 1:1 bezüglich der Anzahl an Atomen von Y und B gemischt werden. Dann wird eine vorbestimmte Menge von Europiumoxid (Eu₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt, die mit einer geeigneten Menge eines Flussmittels in einer Kugelmühle gemischt wird. Nach Brennen der Mischung bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1450°C in Luft für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 1 Stunde), wird flockenartiger Puder durch Sieben der erhitzten Mischung erhalten.
Die grünen Lumineszenzpartikel werden hergestellt, indem Rohmaterialien aus Zinkoxid (ZnO) und Siliziumoxid (SiO₂) in einem Verhältnis von 2:1 bezüglich der Anzahl an Atomen von Zn und Si gemischt werden. Dann wird eine vorbestimmte Menge von Manganoxid (Mn₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt, die in einer Kugelmühle gemischt wird. Nach einem Brennen der Mischung bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1350°C in Luft für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0.5 Stunden), wird ein flockenartiger Puder erhalten, indem die erhitzte Mischung gesiebt wird.
Der Flockendurchmesser und die Flockendicke können bestimmt werden, indem der Puder unter einem Elektronenmikroskop beobachtet wird. Die Werte, die in dieser Beschreibung angegeben worden sind, wurden mit einem Elektronenmikroskop erhalten.
Die roten Lumineszenzpartikel, die ein kubisches Kristallsystem aufweisen, haben ein Profilverhältnis, das etwas kleiner ist als das der blauen und grünen Lumineszenzpartikel, die eine hexagonale Plattenform aufweisen. Es ist daher notwendig, den Flockendurchmesser der roten Lumineszenzpartikel etwas kleiner zu machen. Das Profilverhältnis kann gesteuert werden, indem die Brenntemperatur und die Brennzeit verändert werden.
Während es wünschenswert ist, Lumineszenzpartikel mit einem großen Profilverhältnis für alle Farben zu verwenden, können Lumineszenzpartikel mit einem großen Profilverhältnis auch für nur eine Farbe oder zwei Farben verwendet werden.
Beispielsweise kann solch eine Zusammensetzung verwendet werden, bei der Lumineszenzpartikel mit einem großen Profilverhältnis für blaue Lumineszenzpartikel und konventionelle sphärische Partikel nur für rote und grüne Lumineszenzpartikel verwendet werden. Mit dieser Zusammensetzung kann die Leuchtkraft der Anzeigetafel verbessert werden.
In der Plasma-Anzeigetafel des Standes der Technik wird eine niedrigere Leuchtkraft des blauen Lumineszenzmittels kompensiert, indem der Betrag der roten und grünen Lumineszenzschicht, die aufzutragen ist, oder die Leuchtkraft der roten und grünen Lumineszenzschicht durch Hinzufügen von Silika oder andere Additive reduziert wird, wodurch der Weißabgleich justiert wird. Demzufolge war die Leuchtkraft des blauen Lumineszenzmittels der begrenzende Faktor für die Leuchtkraft der Tafel. Gemäß dem illustrativen Beispiel kann dagegen die gesamte Leuchtkraft ohne eine derartige Begrenzung verbessert werden, indem das flockenartige pulverförmige Lumineszenzmittel für die blauen Lumineszenzpartikel verwendet wird, wodurch die Leuchtkraft insgesamt vergrößert wird.
Es ist daher ein großer Wert, dass die Leuchtkraft der blauen Lumineszenzschicht mit der Zusammensetzung des illustrativen Beispiels vergrößert wird.
Die Lumineszenzschicht 18 des illustrativen Beispiels wird durch den Tintenstrahlprozess ausgebildet. Da in diesem Prozess eine Tinte mit einer relativ nied rigen Viskosität verwendet wird, tendieren sphärische Lumineszenzpartikel mit großen Durchmessern, die in dem Stand der Technik verwendet werden, dazu, abzulagern, wodurch es schwierig wird, die Seitenfläche eines Grenzstegs mit einer Lumineszenzschicht zu beschichten, wobei die Lumineszenzpartikel darin gleichförmig verteilt sind. Die Lumineszenzpartikel, die in dem illustrativen Beispiel verwendet werden und die kleine Durchmesser und ein großes Profilverhältnis aufweisen, neigen auf der anderen Seite weniger dazu, in der Tinte abzulagern, sodass es möglich wird, die Seitenfläche eines Grenzstegs mit einer Lumineszenzschicht zu beschichten, bei der die Lumineszenzpartikel gleichförmig verteilt sind. Es ist daher möglich gemacht worden, das Abdeckungsverhältnis durch die Lumineszenzpartikel in der Lumineszenzschicht und gleichzeitig die Leuchtkraft zu erhöhen.
Schließlich macht es die Verwendung der flächenhaften Lumineszenzpartikel und der Tinte niedriger Viskosität möglich, die Seitenflächen der Grenzstege und der Bodenoberfläche vollständig mit dem Lumineszenzmittel abzudecken, ohne Lücken zwischen den Lumineszenzpartikeln in der Einfallsrichtung der ultravioletten Strahlen zu erzeugen, selbst wenn die Lumineszenzschicht dick ist, da viele flockenartige Partikel in dem Trocknungsprozess nach dem Ausgießen der Lumineszenztinte in den Raum zwischen den Grenzstegen aufeinander gestapelt werden. Daher kann das Gesamtgewicht des Lumineszenzmittels reduziert werden, was zu einer Kostenreduzierung der Tafel beiträgt.
Jetzt wird im Folgenden ein Beispiel des illustrativen Beispiels beschrieben. In der Beschreibung, die folgt, sind die Proben Nr. 1 bis Nr. 7 Proben der Beispiele gemäß des illustrativen Beispiels und die Proben Nr. 8 bis Nr. 10 sind Vergleichsbeispiele. Die Tabellen 1, 2 und 3 zeigen die Bedingungen beim Herstellen der blauen, roten und grünen Lumineszenzmittel.
Die Plasma-Anzeigetafeln der Probennummern 1 bis 7 sind Plasma-Anzeigetafeln, die gemäß des oben beschriebenen illustrativen Beispiels hergestellt worden sind und Lumineszenzpartikel aufweisen, die bezüglich des Flockendurchmessers, der Dicke, des Profilverhältnisses (Breite/Dicke) und des Partikeldurchmessers unterschiedlich sind, indem die Brenntemperatur, Brennzeit und Gasströmungsrate verändert wird, wobei unterschiedliche Werte für die Konzentration des hinzuzufügenden Aktivierungsmittels gesetzt werden.
Die Plasma-Anzeigetafeln der Probennummern 1 bis 7 werden mit den Lumineszenzpartikeln derselben hergestellt, die in dieser Reihenfolge mit fortschreitenden höheren Temperaturen gebrannt werden, wobei der Durchschnittsflockendurchmesser fortschreitend zunimmt. Eine Durchschnittsflockendicke ist auf einen kleineren Wert zu setzen, indem die Brennzeit kürzer gewählt wird. Die Konzentration des Aktivierungsmittels hatte keinen signifikanten Einfluss auf die Leuchtkraft innerhalb des Konzentrationsbereichs für jede Farbe.
Abmessungen der Plasma-Anzeigetafeln der Beispiele und Vergleichsbeispiele betrugen bezüglich der Dicke der dielektrischen Glasschicht 20 μm, bezüglich der Dicke der MgO-Schutzschicht 0.5 μm und bezüglich des Abstandes zwischen Entladeelektroden 0.08 mm.
Die Plasma-Anzeigetafeln der Probennummern 8 bis 10 werden mit gleichen bzw. ähnlichen Einstellungen wie diejenigen der Plasma-Anzeigetafel mit der Probennummer 7 bis auf die Steuerung der Brenntemperatur und der Brennzeit der blauen Lumineszenzpartikel hergestellt, um ein kleineres Profilverhältnis zu erreichen.
Bezüglich der Tintenzusammensetzung wurde die Viskosität der Tinte gesteuert, indem das Harz, das Lösungsmittel, das Dispergiermittel oder Ähnliches entsprechend der Partikelgröße und des Profilverhältnisses kombiniert wurden, um es möglich zu machen, dass die Lumineszenztinte von den Düsen kontinuierlich abgegeben wird. Es wurde eine solche Lumineszenzschicht erhalten, die eine zufrieden stellende Form der aufgetragenen Beschichtung (fähig, die Lumineszenzschicht auch auf der Seitenoberfläche der Grenzstege auszubilden) aufwies, wobei die Viskosität der Tinte in einem Bereich von 1.000 m^-1kg s^-1 bis 1 kg s^-1 (von 15 bis 1000 centipoise) lag.
In dem Prozess zum Ausbilden der Grenzstege durch den Sprühprozess kann, während eine hohe Leuchtkraft erreicht werden kann, indem nur weißes Aluminiumoxid (Al₂O₃), Zirkon (ZrO₂) und Spinell (MgO·Al₂O₃) verwendet werden, der Anzeigekontrast der Tafel verbessert werden, indem der oberste Abschnitt der Grenzstege mit einem schwarzen Grenzstegematerial, wie beispielsweise Chromoxid (Cr₂O₃), Al₂O₃-TiO₂, CO, MnO₂ und Fe₂O₃, versehen wird (Probennummern 1 bis 9).
Die Leuchtkraft wurde auf den Plasma-Anzeigetafeln der Probennummern 1 bis 10 unter elektrischen Entladebedingungen von 150 V für eine Entladehaltespannung und einer Frequenz von 30 kHz gemessen. Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 6 gezeigt.
Die Leuchtkraft wurde auf jeder Plasma-Anzeigetafel gemessen, während mit weißer Farbe die gesamte Oberfläche beleuchtet wurde, da die Emissionsschicht jeder Farbe gesetzt wird, um einen Weißabgleich zu erreichen, während Licht emittiert wird.
Um den Anzeigekontrast zu bestimmen, wurde in einem dunklen Raum das Verhältnis der Leuchtkraft, wenn die Tafel beleuchtet wurde, zu der Leuchtkraft, wenn die Tafel abgeschaltet wurde, bestimmt.
Ein Vergleich der Ergebnisse der Messungen auf den Plasma-Anzeigetafeln der Proben 1 bis 7 und der Plasma-Anzeigetafeln der Proben 8 bis 10 zeigt, dass eine größere Leuchtkraft erreicht werden kann, wenn Flockendurchmesser der blauen Lumineszenzpartikel in einem Bereich von 0.3 bis 6 μm liegen, die Flockendicke in einem Bereich von 0.1 bis 2 μm liegt und das Profilverhältnis in einem Bereich von 3 bis 25 liegt.
In den Proben mit den Nummern 9 und 10 ist die Leuchtkraft von blauem Licht niedrig, da das Profilverhältnis der blauen Lumineszenzpartikel klein ist, und daher ist der Weißabgleich (auf eine Farbtemperatur von 900°C gesetzt) durch die Leuchtkraft von blauem Licht begrenzt, selbst wenn die roten und grünen Lumineszenzpartikel ein großes Profilverhältnis von 7.5 bzw. 10 aufweisen, sodass kein Beitrag zur Verbesserung der TafeILeuchtkraft erzeugt wird. Es ist auch gezeigt, dass jede der Proben mit den Nummern 1 bis 9, bei denen das schwarze Material auf dem obersten Abschnitt der Grenzstege verwendet wird, einen höheren Anzeigekontrast aufweist als die Probe mit der Nummer 10, bei der nur weißes Material verwendet wird.
8 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel (PDP) vom Wechselspannungsentladungstyp entsprechend des illustrativen Beispiels. Die Plasma-Anzeigetafel umfasst eine Anzahl von darauf angeordneten Zellen, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, wobei 8 nur eine Zelle zeigt.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels 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 eine hintere 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 dem illustrativen Beispiel 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 zum illustrativen Beispiel. 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 (1,06657 × 10^-4 m^-1kg s^-2 (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 66661,2 bis 106657,9 m^-1kg s^-2 (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 der folgenden Materialien:
Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, x = 0.01 bis 0.10,
Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈, x = 0.01 bis 0.10 und
Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅, x = 0.01 bis 0.10.
Ein anderes erfindungsgemäßes blaues Lumineszenzmittel umfasst mehr als eines der folgenden Materialien:
Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, x = 0.01 bis 0.10,
Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, x = 0.01 bis 0.10,
Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈, x = 0.01 bis 0.10 und
Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅, x = 0.01 bis 0.10.
Als grünes und rotes Lumineszenzmittel werden Lumineszenzmittel 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 7A und 7B 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 Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂ Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅
Die relative Leuchtkraft und die relative Emissionsintensität in den 7A und 7B 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 7A und 7B 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 Lumineszenzmittel von verschiedenen Farben, die in der zweiten Ausführungsform verwendet werden, können wie folgt hergestellt sein. Blaue Lumineszenzmittel von Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ und Ba_3(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, H₂) 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 7 sind die Plasma-Anzeigetafeln (PDP) der Probennummern 201, 203, 204, 206 bis 208, 210 bis 212, 214 bis 216 und 218 bis 220 Plasma-Anzeigetafeln des Beispiels 2, die entsprechend der zweiten Ausführungsform hergestellt wurden, wobei der Wert von x in den blauen Lumineszenzmitteln (Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈, Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅) verändert wurde. Die Probennummern 202, 205, 209, 213 und 217 sind Plasma-Anzeigetafeln von Vergleichsbeispielen.
Bei der Herstellung der in Tabelle 7 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 66661,2 m^-1kg s^-2 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 7 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
Jetzt wird die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung unten beschrieben.
10 ist ein schematischer Querschnitt, der die Plasma-Anzeigetafel von dem Wechselspannungsentladungstyp des illustrativen Beispiels zeigt. Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels weist eine Zusammensetzung auf, die ähnlich ist zu der der zweiten Ausführungsform mit der Ausnahme, dass die Lumineszenzschichten 219 der zweiten Ausführungsform durch Lumineszenzschichten 319 ersetzt sind, die Lumineszenzpartikel und nichtfluoreszierende weiße Partikel, die eine Partikelgröße aufweisen, die kleiner ist als die der Lumineszenzpartikel, in einem vorbestimmten Verhältnis aufweisen. Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels weist verschiedene exzellente Merkmale auf, die unten beschrieben werden, da die Lumineszenzschichten 319 verwendet werden, die die Lumineszenzpartikel und die nichtfluoreszierenden weißen Partikel mit einer Partikelgröße, die kleiner ist als die der Lumineszenzpartikel, in dem vorbestimmten Verhältnis umfassen. Die Lumineszenzschichten 319 werden ähnlich zu der zweiten Ausführungsform ausgebildet, indem die Lumineszenztinte aus den Düsen kontinuierlich während des Abtastens herausgespritzt wird, wodurch die Lumineszenztinte aufgetragen wird, und indem die Tinte gebrannt wird. Obwohl 3 nur eine Zelle zeigt, weist die Plasma-Anzeigetafel eine Anzahl von Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren und darauf angeordnet sind.
Jetzt wird die Lumineszenzschicht 319 unten im Detail beschrieben.
(Lumineszenzmittel)
In dem illustrativen Beispiel können die Lumineszenzpartikel, die in den Lumineszenzschichten 319 enthalten sind, solche sein, die gewöhnlich in den Lumi neszenzschichten der Plasma-Anzeigetafel des Stands der Technik verwendet werden. Insbesondere können die folgenden Mittel verwendet werden.
Blaue Lumineszenzpartikel: BaMgAl₁₀O₁₇: Eu²⁺
Grüne Lumineszenzpartikel: Zn₂SiO₄: Mn²⁺ oder BaMgAl₁₂O₁₉: Mn²⁺
Rote Lumineszenzpartikel: YBO₃: Eu³⁺, (Y_xGd_1-x) BO₃: Eu³⁺
Um die Lumineszenzschicht 319 mit einer hohen Lichtemissionseffizienz zu erhalten, ist es wirkungsvoll, ein pulverförmiges Lumineszenzmittel zu verwenden, das durch Vermischen von Lumineszenzpartikeln und nichtfluoreszierenden weißen Partikeln hergestellt worden ist, wobei die nichtfluoreszierenden weißen Partikel eine Partikelgröße aufweisen, die kleiner ist als die der Lumineszenzpartikel (basierend auf unser Ergebnis). 12 zeigt schematisch die Partikelgrößenverteilung des konventionellen Lumineszenzmittels und 10 zeigt schematisch die Partikelgrößenverteilung des Lumineszenzmittels des illustrativen Beispiels. In 10 ist ein Verteilung 1a der nichtfluoreszierenden weißen Partikel auf der linken Seite und eine Verteilung 1b der Lumineszenzpartikel auf der rechten Seite gezeigt.
Ein Prozentanteil eines Ladens der Lumineszenzpartikel in der Lumineszenzschicht nimmt im Allgemeinen zu, wenn die Partikelgrößen der Lumineszenzpartikel abnehmen, was zu einer höheren Reflektionswirkung innerhalb der Schicht führt, wenn der Prozentanteil eines Ladens höher ist, wodurch es ermöglicht wird, das emittierte sichtbare Licht effektiv durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
Gleichzeitig nimmt jedoch die spezifische Oberfläche der Partikel zu, wenn die Lumineszenzpartikel kleiner werden, wodurch das Auftreten von Kristalldefekten wahrscheinlicher wird, was zu einer Verschlechterung der Lichtemissionscharakteristik führt, so dass eine gegenläufige Beziehung gebildet wird.
Wenn ein derartiges pulverförmiges Lumineszenzmittel verwendet wird, das hergestellt worden ist, indem die Lumineszenzpartikel und die nichtfluoreszierenden weißen Partikel, die eine Durchschnittspartikelgröße aufweisen, die kleiner ist als die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel, vermischt werden, wird eine effiziente Emission von Licht mit Lumineszenzpartikeln, die eine relativ große Partikelgröße aufweisen, erreicht. Wenn eine Schicht mit dem pulverförmigen Lumineszenzmittel ausgebildet wird, nimmt des Weiteren der Prozentanteil eines Ladens zu, wenn die Leerstellen zwischen den Lumineszenzpartikeln, die eine relativ große Partikelgröße aufweisen, mit den weißen Partikeln gefüllt werden, die relativ kleine Partikelgrößen aufweisen, wodurch in der Schicht eine verbesserte Reflektivität resultiert, wodurch es ermöglicht wird, das emittierte Licht effizient durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
Des Weiteren ist es wirkungsvoll, die Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel zu 1.5 μm oder größer auszubilden, um ein Auftreten einer Verschlechterung aufgrund von Kristalldefekten signifikant zu unterdrücken, wobei es wirkungsvoll ist, die Durchschnittspartikelgröße innerhalb von 5 μm zu halten, um ein ausreichendes Niveau eines Prozentanteils eines Ladens in der Schicht zu erreichen. Es ist auch ermöglicht worden, die Leerstellen zwischen den Lumineszenzpartikeln durch Setzen der Durchschnittspartikelgröße der nichtfluoreszierenden weißen Partikel auf 1.5 μm oder kleiner effizient zu füllen. Während der Prozentanteil eines Ladens anfängt zuzunehmen, wenn die Durchschnittspartikelgröße der nichtfluoreszierenden weißen Partikel bis auf einen Wert unterhalb der Hälfte der Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel abnimmt, wird dieser Effekt auffallend, wenn die Durchschnittspartikelgröße der nichtfluoreszierenden weißen Partikel 1/5 der Durchschnittspartikelgröße der Lumineszenzpartikel beträgt oder kleiner ist.
Die Wirkung eines Ansteigens des Prozentanteils eines Ladens kann vergrößert werden, indem die Partikelgrößenverteilungen der Lumineszenzpartikel und der weißen Partikel um die Spitzen herum steiler gemacht werden. Dies bedeutet, wenn die Durchschnittspartikelgröße mit A, die minimale Partikelgröße mit dmin, die maximale Partikelgröße mit dmax und der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration mit x (%) bezeichnet wird, wobei x als x = 100A/(A + dmax – dmin) berechnet wird, können die Verteilungen verdeutlicht werden, indem der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration der Verteilungen erhöht wird, wodurch es erleichtert wird, die Leerstellen zwischen den Lumineszenzpartikeln mit den nichtfluoreszierenden weißen Partikeln zu füllen. Während dieser Effekt auftritt, wenn der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration bis auf einen Wert größer ungefähr 50 Prozent ansteigt, wird der Effekt auffallend, wenn der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration 80 Prozent beträgt oder größer ist.
Obgleich in der Lumineszenzschicht der Plasma-Anzeigetafel die Lumineszenzpartikel im Allgemeinen einzeln verwendet werden, ist es in einem solchen Fall wirkungsvoll, um die Emissionseffizienz zu erhöhen, flockenartige Lumineszenz partikel, wie sie in dem illustrativen Beispiel gezeigt sind, zu verwenden. Wenn die Lumineszenzpartikel und die nichtfluoreszierenden weißen Partikel zusammen, wie in dem illustrativen Beispiel, verwendet werden, kann jedoch eine merkliche Anstiegswirkung des Prozentanteils eines Ladens erreicht werden, indem die Partikel in einer sphärischen oder nahezu sphärischen Form erzeugt werden.
In der Lumineszenzschicht 319 des illustrativen Beispiels erreicht die Reflektivität ein Plateau, wenn die Dicke 50 μm oder mehr erreicht, und die Leuchtkraft nahm aufgrund eines niedrigen Abdeckungsverhältnisses ab, wenn die Dicke kleiner war als 5 μm. Daher liegt die Dicke der Lumineszenzschicht 319 bevorzugt in einem Bereich von 5 μm bis einschließlich 50 μm.
Die Lumineszenzpartikel mit unterschiedlichen Farben, die in dem illustrativen Beispiel verwendet werden, werden, wie unten beschrieben, hergestellt. Die blauen Lumineszenzpartikel werden hergestellt, indem zuerst die Rohmaterialien Bariumcarbonat (BaCO₃), Magnesiumcarbonat (MgCO₃) und Aluminiumoxid (α – Al₂O₃) in einem Verhältnis von 1:1:10 bezogen auf die Anzahl an Atomen von Ba, Mg und Al vermischt werden.
Dann wird eine vorbestimmte Menge an Europiumoxid (Eu₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt. Dann wird die Mischung mit einer geeigneten Menge eines Flussmittels (AlF₂, BaCl₂) in einer Kugelmühle vermischt und die Mischung wird in einer leicht reduzierenden Atmosphäre (H₂, H₂) bei einer Temperatur in einem Bereich von 1400 bis 1650°C für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0.5 Stunden) gebrannt, bevor sie gesiebt wird.
Die roten Lumineszenzpartikel werden durch Vermischen der Rohmaterialien Yttriumhydroxid Y₂(OH)₃ und Borsäure (H₃BO₃) in einem Verhältnis von 1:1 bezogen auf die Anzahl von Atomen von Y und B hergestellt.
Dann wird eine vorbestimmte Menge Europiumoxid (Eu₂O₃) der Mischung hinzugefügt, die mit einer geeigneten Menge eines Flussmittels in einer Kugelmühle vermischt wird. Nach einem Brennen der Mischung bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1450°C in Luft für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 1 Stunde) wird das gebrannte Puder gesiebt.
Die grünen Lumineszenzpartikel werden hergestellt, indem die Rohmaterialien Zinkoxid (ZnO) und Siliziumoxid (SiO₂) in einem Verhältnis von 2:1 bezogen auf die Anzahl von Atomen von Zn und Si vermischt werden. Dann wird eine vorbe stimmte Menge von Manganoxid (Mn₂O₃) der Mischung hinzugefügt, die dann in einer Kugelmühle gemischt wird. Nach einem Brennen der Mischung bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1350°C in Luft für einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0.5 Stunden) wird die gebrannte Mischung gesiebt.
Das gewünschte gemischte, pulverförmige Lumineszenzmittel wird dann erhalten, indem die Lumineszenzpartikel unterschiedlicher Farben, die die vorbestimmte Durchschnittspartikelgröße aufweisen, die in dem oben beschriebenen Prozess ausgesiebt worden ist, mit den nichtfluoreszierenden weißen Partikeln vermischt werden. In dem obigen Prozess kann auch der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration gesteuert werden.
Sphärische oder nahezu sphärische Lumineszenzpartikel können erzeugt werden, indem als das Material für die blauen Lumineszenzpartikel sphärische α-Al₂O₃-Partikel verwendet werden und indem als das Material für die grünen Lumineszenzpartikel sphärische SiO₂-Partikel verwendet werden. Sphärische blaue Lumineszenzpartikel können auch erzeugt werden, indem der Prozess ausgeführt wird, der beispielsweise in der nicht geprüften Patentveröffentlichung (Kokai) mit den Nummern 62-201989 und 7-268319 beschrieben ist.
Jetzt wird ein anderes illustratives Beispiel beschrieben.
Die Plasma-Anzeigetafeln mit den Probennummern 301 bis 308, die in Tabelle 8 gezeigt sind, sind die Plasma-Anzeigetafeln dieses Beispiels der vorliegenden Erfindung, die gemäß des oben beschriebenen illustrativen Beispiels hergestellt worden sind, wobei die Partikelgröße, der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration oder die Partikelform verändert wurden. Die Partikelgrößenverteilung wird durch das Kohlenteer-Zählverfahren (engt. coal tar counter method) bestimmt, wobei die Anzahl an Partikeln, die in ein Intervall von 0.1 μm fallen, zu dem Anteil an der Gesamtanzahl an Partikeln umgerechnet wird. Die Plasma-Anzeigetafeln mit den Probennummern 309 bis 313 sind die Plasma-Anzeigetafeln von Vergleichsbeispielen.
Sphärische TiO₂-Partikel wurden als die nichtfluoreszierenden weißen Partikel verwendet, wobei das Verhältnis der Anzahl von Lumineszenzpartikeln zu der Anzahl von TiO₂-Partikeln für jede Farbe auf 2:1 gesetzt worden ist.
Bei den oben beschriebenen Plasma-Anzeigetafeln wurde die Dicke der Lumineszenzschicht auf 20 μm und der Entladungsgasdruck auf 500 Torr gesetzt. Die Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafeln wurde unter elektrischen Entladungsbedingungen von 150 V als Entladungshaltespannung und von 30 kHz als Frequenz gemessen.
Die Leuchtkraft wurde auf jeder Plasma-Anzeigetafel gemessen, während sie in einer weißen Farbe über der gesamten Oberfläche leuchtete, da die Lumineszenzschicht jeder Farbe gesetzt ist, um einen Weißabgleich zu erreichen, während Licht emittiert wird.
Wie klar wird, wenn die Leuchtkraft zwischen den Proben mit den Nummern 301 bis 308 und den Proben mit den Nummern 309 bis 313 verglichen wird, ist verifiziert, dass die Leuchtkraft erhöht werden kann, indem nichtfluoreszierende weiße Partikel vermischt werden, die Partikelgrößen aufweisen, die kleiner sind als die der Lumineszenzpartikel.
In der Probe mit der Nummer 301, in der Lumineszenzpartikel verwendet wurden, deren Durchschnittspartikelgröße relativ groß war, kann ein ausreichendes Abdeckungsverhältnis mit einem Film mit einer Dicke von 20 μm nicht erreicht werden, so dass nur eine kleine Verbesserung der Leuchtkraft resultierte. In der Probe mit der Nummer 308, in der Lumineszenzpartikel verwendet worden sind, deren Durchschnittspartikelgröße relativ klein war, wies das Lumineszenzmittel viele Kristalldefekte auf, so dass nur eine kleine Verbesserung der Leuchtkraft resultierte.
Wie durch die Proben mit den Nummern 304 bis 306, 311 und 312 gezeigt, nimmt, betreffend des Koeffizienten der Partikelgrößenkonzentration, die Leuchtkraft zu, wenn in den Vergleichsbeispielen (Nummern 311, 312) der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration kleiner wird, während die Leuchtkraft zunimmt, wenn der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration in diesem Beispiel größer wird (Nummern 304 bis 306). Dies kann daran liegen, dass bezogen auf die Zusammensetzung dieses Beispiels ein Ansteigen des Koeffizienten der Par tikelgrößenkonzentration dazu führt, dass die TiO₂-Partikel die Leerräume zwischen den Lumineszenzpartikeln dichter füllen, wodurch eine verbesserte Reflektivität des Films resultiert. Auf der anderen Seite wird in der konventionellen Zusammensetzung berücksichtigt, dass, da die Partikel gleichförmige Partikelgrößen erreichen, wenn der Koeffizient der Partikelgrößenkonzentration zunimmt, Leerräume zwischen den Lumineszenzpartikeln zunehmen, wodurch eine niedrigere Reflektivität des Films resultiert.
Obwohl bezogen auf die Zusammensetzung der Vergleichsbeispiele (Nummern 310, 311) bei unterschiedlichen Formen der Lumineszenzpartikel eine signifikante Differenz der Leuchtkraft nicht beobachtet worden ist, zeigten sphärische Lumineszenzpartikel in diesem Beispiel eine höhere Leuchtkraft (Nummern 306, 307). Es wird angenommen, dass dies darin begründet ist, dass eine sphärische Form der Lumineszenzpartikel dazu führt, das Leerräume zwischen den Lumineszenzpartikeln dichter mit den TiO₂-Partikeln gefüllt werden, wodurch im Vergleich zu flockenartigen Lumineszenzpartikeln eine erhöhte Reflektivität des Films resultiert.
Obwohl Zn₂SiO₄:Mn²⁺ für die grünen Lumineszenzpartikel verwendet wurde und YBO₃: Eu³⁺ für die roten Lumineszenzpartikel in diesem Beispiel verwendet wird, wurde eine gleiche Wirkung einer Verbesserung der Leuchtkraft auch erreicht, indem BaMgAl₁₂O₁₉: Mn²⁺ und (Y_xGd_1-x)BO₃: Eu³⁺ verwendet wurden.
Eine Verbesserung der Leuchtkraft wurde auch verifiziert, wenn Al₂O₃ als die nichtfluoreszierenden weißen Partikel verwendet wurde, obwohl die Leuchtkraft aufgrund der im Vergleich zu TiO₂ niedrigeren Reflektivität von Al₂O₃ um einige Prozentpunkte abnahm.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels wird unten beschrieben. 13 ist ein schematischer Querschnitt einer Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungsentladungstyp gemäß des illustrativen Beispiels. Obwohl 13 nur eine Zelle zeigt, weist die Plasma-Anzeigetafel eine Anzahl von Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren und darauf angeordnet sind.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels weist eine Zusammensetzung auf, die zu der eines vorigen Beispiels ähnlich ist, mit der Ausnahme, dass die Lumineszenzschichten 219 des vorherigen Beispiels durch Lumineszenzschichten 419 ersetzt sind, die ein pulverförmiges Lumineszenzmittel umfassen, das Lumineszenzpartikel mit einer vorbestimmten Partikelgrößenverteilung aufweist. Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels, das durch Verwenden der Lumineszenzschichten 419 erzeugt worden ist, weist verschiedene exzellente Merkmale auf, die unten beschrieben werden. Die Lumineszenzschichten 419 werden ausgebildet, indem die Lumineszenztinte aus den Düsen kontinuierlich herausgespritzt wird, während abgetastet wird, wodurch die Lumineszenztinte aufgetragen wird, und indem die Tinte, ähnlich wie bei dem vorherigen Beispiel, gebrannt wird.
(Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels)
Bei dem illustrativen Beispiel kann das Lumineszenzmittel verwendet werden, das üblicherweise in der Lumineszenzschicht der Lumineszenz-Anzeigetafel verwendet wird. Insbesondere können folgende Mittel verwendet werden.
Blaues Lumineszenzmittel: BaMgAl₁₀O₁₇: Eu²⁺
Grünes Lumineszenzmittel: Zn₂SiO₄: Mn²⁺ oder BaAl₁₂O₁₉: Mn²⁺
Rotes Lumineszenzmittel: YBO₃: Eu³⁺, (Y_xGd_1-x) BO₃: Eu³⁺
Um die Lumineszenzschicht 419 zu erhalten, die eine hohe Lichtemissionseffizienz aufweist, ist es wirkungsvoll, eine Zusammensetzung zu verwenden, bei der die Anzahl von Lumineszenzpartikeln größer als Dp kleiner ist als die Anzahl von Lumineszenzpartikeln kleiner als Dp, wobei die Spitzenpartikelgröße in der Partikelgrößenverteilung des pulverförmigen Lumineszenzmittels mit Dp bezeichnet wird. 14 zeigt schematisch die Partikelgrößenverteilung des konventionellen pulverförmigen Lumineszenzmittels und 12 zeigt schematisch die Partikelgrößenverteilung des pulverförmigen Lumineszenzmittels des illustrativen Beispiels.
Im Allgemeinen führt in der Lumineszenzschicht eine höherer Prozentanteil eines Ladens der Lumineszenzpartikel zu einer höheren Reflektionswirkung innerhalb der Schicht und ermöglicht es, das emittierte sichtbare Licht effektiv durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
Daher wird das pulverförmige Lumineszenzmittel des illustrativen Beispiels so hergestellt, dass der Anteil von relativ kleinen Lumineszenzpartikeln zunimmt und der Anteil von relativ großen Lumineszenzpartikeln abnimmt, so dass Leerräume zwischen den großen Lumineszenzpartikeln mit den kleinen Lumineszenzpartikeln gefüllt werden, um den Prozentanteil eines Ladens zu erhöhen, wodurch innerhalb der Schicht eine höhere Reflektionswirkung resultiert, so dass es ermöglicht wird, das emittierte sichtbare Licht effektiv durch die vordere Oberfläche der Schicht hindurch zu extrahieren.
In diesem Fall kann der Prozentanteil eines Ladens durch Setzen der Anzahl von Lumineszenzpartikeln größer als Dp auf 70 % der Anzahl von Lumineszenzpartikeln kleiner als Dp oder weniger erhöht werden, wobei die Spitzenpartikelgröße in der Partikelgrößenverteilung mit Dp bezeichnet wird. Der Prozentanteil eines Ladens wird weiter erhöht, indem der Anteil auf 50 % oder niedriger gesetzt wird.
Des Weiteren wird eine ähnliche Wirkung auch erreicht, indem Dmax – Dp auf weniger als Dp – Dmin gesetzt wird, wobei Dp die Spitzenpartikelgröße darstellt. Es kann sogar ein höherer Prozentanteil eines Ladens erreicht werden, in dem der Wert von Dmax – Dp auf weniger als das 0.5-fache des Wertes von Dp – Dmin gesetzt wird. Ein weiter erhöhter Prozentanteil eines Ladens kann erreicht werden, indem der zuerst genannte Ausdruck auf das 0.3-fache des zuletzt genannten Ausdrucks gesetzt wird.
Es ist bevorzugt, die Durchschnittspartikelgröße auf 1.5 μm oder größer zu setzen, um ein signifikantes Auftreten einer Verschlechterung aufgrund von Kristalldefekten zu unterdrücken, wobei es bevorzugt ist, die Durchschnittspartikelgröße auf 5 μm oder kleiner zu setzen, um ein ausreichendes Niveau einer Abdeckung in der Lumineszenzschicht zu erreichen.
In dem Fall einer derartigen Partikelgrößenverteilung kann im Unterschied zu den illustrativen Beispielen eine merkliche Wirkung eines Ansteigens des Prozentanteils eines Ladens erreicht werden, indem die Partikel eher in einer sphärischen oder nahezu sphärischen Form ausgebildet werden, als in einer Flockenform.
Die Reflektivität erreichte ein Plateau, wenn die Dicke der Lumineszenzschicht, in der derartige pulverförmige Lumineszenzmittel, wie oben beschrieben, verwendet worden sind, 50 μm überstieg, wobei keine signifikante Differenz der Leuchtkraft im Vergleich zu dem Lumineszenzmittel der konventionellen Partikelgrößenverteilung gezeigt wurde. Auf der anderen Seite nahm, wenn die Dicke geringer war als 5 μm, aufgrund des niedrigen Abdeckungsverhältnisses die Leuchtkraft ab.
Die Lumineszenzmittel unterschiedlicher Farben, die in dem illustrativen Beispiel verwendet worden sind, wurden wie unten beschrieben hergestellt. Die blauen Lumineszenzpartikel wurden hergestellt, indem zuerst die Rohmaterialien Barium Carbonat (BaCO₃), Magnesium Carbonat (MgCO₃) und Aluminium Oxid (α-Al₂O₃) in einem Verhältnis von 1:1:10 bezogen auf die Anzahl von Atomen Ba, Mg und Al vermischt wurden.
Dann wird eine vorbestimmte Menge Europiumoxid (Eu₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt. Diese Mischung wird mit einer geeigneten Menge eines Flussmittels (AlF₂, BaCl₂) in einer Kugelmühle gemischt und die Mischung wird in einer schwach reduzierenden Atmosphäre (H₂, N₂) bei einer Temperatur in einem Bereich von 1400 bis 1650°C über einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0.5 Stunden) gebrannt.
Die roten Lumineszenzpartikel werden hergestellt, in dem die Rohmaterialien Yttriumhydroxid Y₂(OH)₃ und Borsäure (H₃BO₃) in einem Verhältnis von 1:1 bezogen auf die Anzahl von Atomen Y und B gemischt werden. Dann wird eine vorbestimmte Menge von Europiumoxid (Eu₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt, die mit einer geeigneten Menge eines Flussmittels in einer Kugelmühle gemischt wird und bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1450°C in Luft über einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise eine Stunde) gebrannt wird.
Die grünen Lumineszenzpartikel werden hergestellt, indem die Rohmaterialien Zinkoxid (ZnO) und Siliziumoxid (SiO₂) in einem Verhältnis 2:1 bezogen auf die Anzahl von Atomen Zn und Si gemischt werden. Dann wird eine vorbestimmte Menge Manganoxid (Mn₂O₃) zu der Mischung hinzugefügt und dann in einer Kugelmühle vermischt. Die Mischung wird bei einer Temperatur in einem Bereich von 1200 bis 1350°C in Luft über einen vorbestimmten Zeitraum (beispielsweise 0.5 Stunden) gebrannt.
Das pulverförmige Lumineszenzmittel mit der gewünschten Partikelgrößenverteilung wird erhalten, indem die Lumineszenzpartikel, die in den oben beschriebenen Prozessen hergestellt worden sind, gesiebt werden.
Sphärische oder nahezu sphärische Lumineszenzpartikel des blauen Lumineszenzmittels und des grünen Lumineszenzmittels können hergestellt werden, indem α-Al₂O₃-Partikel, die als das Material für die blauen Lumineszenzpartikel verwendet werden, und SiO₂-Partikel, die als das Material für die grünen Lumineszenzpartikel verwendet werden, in einer sphärischen Form hergestellt werden. Sphärische blaue Lumineszenzpartikel können auch durch den Prozess hergestellt werden, der beispielsweise in der ungeprüften Patentveröffentlichung (Kokai) mit den Nummern 62-2q01989 und 7-268319 beschrieben ist.
Unten wird ein anderes illustratives Beispiel beschrieben.
Die Plasma-Anzeigetafeln mit den Nummern 401 bis 406 sind die Plasma-Anzeigetafeln dieses Beispiels, die gemäß des oben beschriebenen illustrativen Beispiels hergestellt worden sind, wobei die Spitzenpartikelgröße Dp, die minimale Partikelgröße Dmin, die maximale Partikelgröße Dmax, die Partikelgrößenverteilung und die Lumineszenzpartikelform verändert werden.
Die Partikelgrößenverteilung, die in Tabelle 9 gezeigt ist, wird durch das Kohlenteer-Zählverfahren bestimmt, wobei die Anzahl von Partikeln, die in ein Intervall von 0.1 μm fallen, zu dem Anteil an der Gesamtzahl an Partikeln umgerechnet wird. Die Plasma-Anzeigetafeln der Proben mit den Nummern 407 bis 410 sind Plasma-Anzeigetafeln von Vergleichsbeispielen.
In den Plasma-Anzeigetafeln, die in Tabelle 9 gezeigt sind, wurde die Dicke der Lumineszenzschicht auf 20 μm gesetzt und der Entladungsgasdruck wurde auf 500 Torr gesetzt. Die Leuchtkraft der Plasma-Anzeigetafeln wurde unter elektrischen Entladungsbedingungen von 150 V als Entladungshaltespannung und von 30 kHz als Frequenz gemessen.
Die Leuchtkraft wurde auf jeder Plasma-Anzeigetafel gemessen, wobei in einer weißen Farbe über die gesamte Oberfläche beleuchtet worden ist, da die Lumineszenzschicht jeder Farbe gesetzt wird, um einen Weißabgleich zu erreichen, während Licht emittiert wird.
Wie durch Vergleichen der Leuchtkraft zwischen den Proben mit den Nummer 401 bis 406 und den Proben mit den Nummern 407 bis 410 klar wird, ist verifiziert worden, dass die Leuchtkraft erhöht werden kann, indem die Anzahl an Lumineszenzpartikeln, die größer sind als Dp, niedriger gesetzt wird als die Anzahl an Lumineszenzpartikeln, die kleiner sind als Dp, oder indem der Wert Dmax – Dp niedriger gesetzt wird als der Wert Dp – Dmin. Dies kann der Fall sein, da in der Zusammensetzung dieses Beispiels Leerräume zwischen den Lumineszenzpartikeln, die relativ große Partikelgrößen aufweisen, dicht mit den Lumineszenzpartikeln, die kleinere Partikelgrößen aufweisen, gefüllt werden, wodurch eine höhere Reflektivität der Lumineszenzschicht resultiert.
Ein Vergleich der Proben mit den Nummer 403 und 404 zeigt, dass die Leuchtkraft merklich erhöht werden kann, indem das Verhältnis der Anzahl an Lumines zenzpartikeln, die größer sind als Dp, zu der Anzahl von Lumineszenzpartikeln, die kleiner sind als Dp, von innerhalb von 70 % auf 50 % abnimmt.
Ein Vergleich der Proben mit den Nummern 402 und 403 zeigt auch, dass eine Verbesserung der Leuchtkraft bemerkbar wird, indem der Wert Dmax – Dp kleiner als das 0.5-fache des Wertes Dp – Dmin gesetzt wird, wobei die Verbesserung noch größer wird, wenn der erste Ausdruck auf einen Wert gesetzt wird, der kleiner ist als das 0.3-fache des letzten Ausdrucks.
Bei der Probe mit der Nummer 401 war die Verbesserung der Leuchtkraft klein, da die Spitzenpartikelgröße relativ groß war und ein ausreichendes Abdeckungsverhältnis mit einem Film mit einer Dicke von 20 μm nicht erreicht werden konnte. Da die Spitzenpartikelgröße relativ klein war, wies das Lumineszenzmittel in der Probe mit der Nummer 406 viele Kristalldefekte auf, wodurch eine kleine Verbesserung der Leuchtkraft resultierte.
Obwohl in der Zusammensetzung der Vergleichsbeispiele (Nummern 8, 9) mit unterschiedlichen Formen der Lumineszenzpartikeln eine signifikante Differenz der Leuchtkraft nicht beobachtet worden ist, zeigten sphärische Lumineszenzpartikel in diesem Beispiel eine höhere Leuchtkraft (Nummern 3, 5). Es wird angenommen, dass dies daran liegt, dass eine sphärische Form der Lumineszenzpartikel dazu führt, dass Leerräume zwischen den Lumineszenzpartikeln dicht mit den Lumineszenzpartikeln gefüllt werden, wodurch im Vergleich zu flockenförmigen Lumineszenzpartikeln eine erhöhte Reflektivität des Films resultiert.
Obwohl Zn₂SiO₄:Mn²⁺ für die grünen Lumineszenzpartikel verwendet wurde und YBO₃: Eu³⁺ für die roten Lumineszenzpartikeln in diesem Beispiel verwendet wurde, wurde eine ähnliche Wirkung einer Verbesserung der Leuchtkraft auch erreicht, indem BaAl₁₂O₁₉: Mn²⁺ und (Y_xGd_1-x)BO₃: Eu₃₊ verwendet worden sind.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels wird unten beschrieben.
19 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel vom Wechselspannungsentladungstyp gemäß des illustrativen Beispiels. Obwohl 19 nur eine Zelle zeigt, weist die Plasma-Anzeigetafel eine Anzahl von Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren und die darauf angeordnet sind.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels weist eine Zusammensetzung auf, die ähnlich ist zu der eines vorherigen Beispiels, mit der Ausnahme, dass die Lumineszenzschichten 219 des vorherigen Beispiels durch Lumineszenzschichten 519 ersetzt sind, die ein Lumineszenzmittel mit einer vorbestimmten Zusammensetzung aufweisen. Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels, die durch Verwenden der Lumineszenzschichten 519 gebildet ist, die das Lumineszenzmittel der vorbestimmten Zusammensetzung aufweisen, die im Detail später beschrieben werden wird, weist verschiedene später zu beschreibende exzellente Merkmale auf. Die Lumineszenzschichten 519 werden ausgebildet, indem die Lumineszenztinte aus den Düsen beim Abtasten kontinuierlich herausgespritzt wird, wodurch die Lumineszenztinte aufgetragen wird, und indem die Tinte, ähnlich zu dem vorherigen Beispiel, gebrannt wird. Obwohl 19 nur eine Zelle zeigt, weist die Plasma-Anzeigetafel eine Anzahl von Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren und die darauf angeordnet sind.
Jetzt wird die Lumineszenzschicht 519 unten im Detail beschrieben.
(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: Zn₂SiO₄:Mn oder BaAl₁₂O₁₉:Mn
Rotes Lumineszenzmittel: YBO₃:Eu oder (Y_xGd_1-x) BO₃:Eu
Für das blaue Lumineszenzmittel wurde eine Zusammensetzung von Ba_(1-x-y)Sr_yMg_aAl_bO_c:Eu_x verwendet.
Um eine Lumineszenzschicht mit guten Lichtemissionseigenschaften zu erhalten, muss die Hitzebeständigkeit der zur Herstellung dieser Lumineszenzmittel verwendeten Rohmaterialien untersucht werden. Die 15A und 15B zeigen die relative Emissionsintensität der Lumineszenzmittel Ba_0,95-xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇:Eu_x und Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x vor und nach dem Brennprozess, wobei der x-Wert verändert wird. Die relative Emissionsintensität ist relativ zur Emissionsintensität von Ba_0,9MgAl₁₀O₁₇:Eu_0,1 vor dem Brennen angegeben, die als 100 angenommen wird.
Die durchgezogenen Linien in 15A und 15B 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-xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇:Eu_x und Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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 Lumineszenzmittels 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-xSr_0,05MgAl₁₀O₁₇:Eu_x beschränkt, und eine ähnliche Tendenz wur de ebenso bei Ba_(1-x-y)Sr_yMg_aAl_bO_c:Eu_x unabhängig vom Sr-Anteil y gezeigt. Die besten Eigenschaften wurden um x = 0,3 bis 0,06 erreicht, wenn die Emissionsintensität vordem Brennen in Betracht gezogen wurde.
Das Lumineszenzmittel, das durch Eu²⁺-Ionen aktiviert wird und die Zusammensetzung in der Form Ba_(1-x-y)Sr_yMg_aAl_bO_c: Eu_x aufweist, ist nicht auf Ba_(1-X-Y)Sr_yMgAl₁₀O₁₇:Eu_x begrenzt, wobei ähnliche Wirkungen auch erreicht worden sind, indem Ba_(1-x-y)Sr_yMgAl₁₄O₂₃: Eu_x und Ähnliches verwendet worden sind.
Mittlerweile hat das in der Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels verwendete blaue Lumineszenzmittel ein Problem in bezug auf die Betriebslebensdauer und es ist nötig, die Widerstandsfähigkeit des zu verwendenden Lumineszenzmittels zu untersuchen.
16 zeigt die Widerstandsfähigkeit des Lumineszenzmittels Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x, 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 Lumineszenzmittel Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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 substituiert wird, und dadurch die Bindungsabstände zwischen Eu und Sauerstoff mit steigendem Wert von x steigen, was zu einer gesteigerten Bindungsenergie führt.
Bei Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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.
17 zeigt die Haltbarkeit des Lumineszenzmittels mit einer Zusammensetzung von Ba_(0,95-y)Sr_yMgAl₁₀O₁₇:Eu_0,05 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 Haltbar keit 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.
18 zeigt die y-Abhängigkeit der relativen Emissionsintensität des Lumineszenzmittels mit einer Zusammensetzung von Ba_(0,95-y)SryMgAl₁₀O₁₇:Eu_0,05 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_0,95MgAl₁₀O₁₇:Eu_0,05) 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-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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 des illustrativen Beispiels 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 Lumineszenzmittel mit Sr angesetzt wird, das durch Ba_(1-x-y)Sr_yMgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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 dem illustrativen Beispiel 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 anderes illustratives Beispiel beschrieben werden.
Tabelle 10 Tafelzusammensetzung und Eigenschaften (Lumineszenzschichtdicke: 20 μm, Entladungsgasdruck: 66661,2 m^-1kg s^-2 (500 Torr))
Die in Tabelle 10 gezeigten Plasma-Anzeigetafeln Nr. 501 bis 504 sind Plasma-Anzeigetafeln dieses entsprechend des illustrativen Beispiels hergestellten Beispiels, wobei die Werte für x und y in Ba_(1-x-y)Sr_yMgAl₁₀O₁₇:Eu_x 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 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.
Eine Kurzfassung des illustrativen Beispiels 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 substituiert wird. Bei dem durch BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ dargestellten blauen Lumineszenzmittel sind beispielsweise Ba-Atome durch Eu²⁺-Ionen substituiert.
Das blaue Lumineszenzmittel von dieser Art wurde im Stand der Technik, wie zuvor beschrieben, benutzt, wobei das Substitutionsverhältnis 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 Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen größer wird, wird bei dem Lumineszenzmittel wie etwa BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ 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 Substitutionsverhältnis 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 Lumineszenzmittel nicht wesentlich beeinflusst. Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung fand jedoch heraus, dass das zweite Bren nen 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 Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen in dem Lumineszenzmittel unterhalb von 8 Atomprozent angesetzt wird, niedriger als im Stand der Technik angewandt, und dass es zu bevorzugen ist, das Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen im Bereich von 1 bis 6 Atomprozent anzusetzen.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels wird weiter unten beschrieben werden.
20 ist ein schematischer Querschnitt durch eine Plasma-Anzeigetafel des Wechselspannungsentladungstyps entsprechend des illustrativen Beispiels. Die Plasma-Anzeigetafel weist eine Anzahl von auf ihr angeordneten Zellen auf, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren, wobei 20 nur eine Zelle zeigt.
Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels hat eine zu einem vorherigen Beispiel ähnliche Zusammensetzung, mit der Ausnahme, dass die Lumineszenzschichten 219 der zweiten Ausführungsform durch Lumineszenzschichten 619 substituiert werden, die Lumineszenzmittel mit einer vorbestimmten Zusammensetzung enthalten. Die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels, 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 zum vorherigen Beispiel.
(Lumineszenzmittel und Lumineszenztinte des illustrativen Beispiels und deren Anwendung)
YBO₃:Eu³⁺ und (Y_xGd_1-x)BO₃:Eu³⁺ können beispielsweise als rotes Lumineszenzmittel verwendet werden.
YBO₃:Eu³⁺ hat eine derartige Struktur, dass Y-Atome, die die Matrix des YBO₃ bilden, durch Eu³⁺ substituiert werden, und (Y_xGd_1-x) BO₃:Eu³⁺ hat eine solche Struktur, dass Y-Atome und Gd-Atome, die die Matrix des (Y_xGd_1-x) BO₃:Eu³⁺ bilden, durch Eu³⁺ substituiert werden.
Zn₂SiO₄:Mn²⁺ und BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺ können beispielsweise als grünes Lumineszenzmittel verwendet werden.
Zn₂SiO₄:Mn²⁺ hat eine solche Struktur, dass Zn-Atome, die die Matrix des Zn₂SiO₄ bilden, durch Mn²⁺ substituiert werden, und BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺ hat eine solche Struktur, dass Ba-Atome, die die Matrix des BaAl₁₂O₁₉ bilden, durch Mn²⁺ substituiert werden.
Diese üblicherweise verwendeten roten und grünen Lumineszenzmittel können ohne Veränderung für die Plasma-Anzeigetafel des illustrativen Beispiels verwendet werden.
Als blaues Lumineszenzmittel wird andererseits das durch BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ repräsentierte Material verwendet. Während ein Lumineszenzmittel, bei dem 10 bis 15 % der Barium-Atome, die die Matrix des BaMGAl₁₀O₁₇bilden, durch Eu²⁺-Ionen substituiert werden, in den Plasma-Anzeigetafeln verwendet wurde, verwendet dieses Beispiels ein Lumineszenzmittel, bei dem das Substitutionsverhältnis 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 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ 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 Substitutionsverhältnis von Ba-Atomen durch Eu²⁺-Ionen bestimmt.
Um beispielsweise ein Substitutionsverhältnis 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 BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺-Partikel mit dem vorbestimmten Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen erhalten werden.
Herstellung von YBO₃:Eu²⁺ 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 Substitutionsverhältnisses 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 YBO₃:Eu³⁺-Partikel mit dem vorbestimmten Substitutionsverhältnis durch Eu³⁺-Ionen erhalten werden.
Herstellung von Zn₂SiO₄:Mn²⁺ 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 Substitutionsverhältnisses 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 Zn₂SiO₄:Mn²⁺-Partikel mit dem vorbestimmten Substitutionsverhältnis durch Mn²⁺-Ionen erhalten werden.
Die Plasma-Anzeigetafel wurde entsprechend des illustrativen Beispiels hergestellt.
In dem sechsten Beispiel wurde Zn₂SiO₄:Mn²⁺ (2,3 Gewichtsprozent Mn) als grünes Lumineszenzmittel und YBO₃:Eu³⁺ (Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen 0,1) wurde als rotes Lumineszenzmittel verwendet.
In dem sechsten wurde Beispiel BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ als blaues Lumineszenzmittel verwendet, wobei das Substitutionsverhältnis 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 11 wird die Zusammensetzung des blauen Lumineszenzmittels als Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x angegeben, was das gleiche Lumineszenzmittel repräsentiert, das durch BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ repräsentiert wird, wobei das Substitutionsverhältnis von Ba-Atomen im Basismaterial durch Eu²⁺-Ionen in der Formel durch x repräsentiert wird.
Tabelle 11 Tafelzusammensetzung und Eigenschaften (Lumineszenzschichtdicke: 20 μm, Entladungsgasdruck 66661,2 m^-1kg s^-2 (500 Torr))
Als mittlere Partikelgröße wurden etwa 3 μm für die pulverförmigen Lumineszenzmittel aller Farben angesetzt. Das Brennen zur Bildung der Lumineszenz schicht 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 66661,2 m^-1kg s^-2 (500 Torr) angesetzt.
Die in Tabelle 11 gezeigte Tafel Nr. 605 dient als Plasma-Anzeigetafel des Vergleichsbeispiels und wurde ähnlich zu dem Beispiel hergestellt, mit der Ausnahme, dass das Substitutionsverhältnis 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 11 gezeigt.
Die in Tabelle 11 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 Lumineszenzmittel begründet ist, der zu einer geringeren Wahrscheinlichkeit von Ultraviolettanregungen führt.
Als nächstes wurde wie unten beschrieben die Beziehung zwischen dem Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen und der Hitzebeständigkeit beim blauen Lumineszenzmittel von BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺untersucht.
In Verbindung mit der Erstellung von BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ wurden Materialien durch die Veränderung der Menge des zuzufügenden Europiumoxids (Eu₂O₃) hergestellt, die durch Ba_1-xMgAl₁₀O₁₇:Eu_x mit verschiedenen Werten für x (Substitutionsverhältnis 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 21A, 21B zeigen die Ergebnisse der oben beschriebenen Messung, wobei 21A die Beziehung zwischen dem Wert von x und der relativen Leuchtkraft und 21B die Beziehung zwischen dem Wert von x und der relativen Emissionsintensität zeigt.
In den 21A, 21B 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 21A, 21B 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 21A, 21B 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 Lumineszenzmittel gebrannt wird, werden Eu²⁺-Ionen oxidiert, wobei Verunreinigungen wie etwa Feuchtigkeit entfernt werden, so dass die Kristallinität verbes sert 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 21A, 21B 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 21A, 21B repräsentiert wurden, die nach den zwei Brennschritten beobachtet wurden, ohne wesentliche Änderungen bleiben, wenn weiter gebrannt wird.
In dem illustrativen Beispiel wird das durch BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ repräsentierte Lumineszenzmittel als ein Beispiel für ein blaues Lumineszenzmittel beschrieben, das Eu²⁺-Ionen als ein Aktivierungsmittel enthält. Das illustrative Beispiel ist nicht auf diese Konfiguration begrenzt, sondern kann ebenso auf einen Fall angewendet werden, bei dem BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺ oder Ba_aSr_1-aMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ als blaues Lumineszenzmittel verwendet werden.
Genauer können ähnliche Effekte ebenso erreicht werden, indem das Substitutionsverhältnis durch Eu²⁺-Ionen im Fall von BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺ und das Substitutionsverhältnis von Ba-Atomen und Sr-Atomen durch Eu²⁺-Ionen im Fall von BaaSr_1-aMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ auf 8 Atomprozent oder weniger festgesetzt wird (vorzugsweise in einem Bereich von 1 bis 6 Atomprozent).
Die oben beschriebenen Beispiele 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 im illustrativen Beispiel 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 Lumineszenzmittel und pulverförmiges Lumineszenzmittel 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

Blaues Lumineszenzmittel für eine Plasma-Anzeigetafel, dadurch gekennzeichnet, dass es aus einem Material besteht, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel, dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂ (0,01 ≤ x ≤ 0,1), einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ (0,01 ≤ x ≤ 0,1) und einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅ (0,01 ≤ x ≤ 0,1).
Plasma-Anzeigetafel mit: einer Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei jeder Entladungsraum eine Lumineszenzschicht aufweist, wobei wenigstens einer der Entladungsräume eine Lumineszenzschicht aufweist, die blaue Lumineszenzpartikel enthält, wobei die blauen Lumineszenzpartikel eine Art von Lumineszenzmittel enthalten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel, dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ und einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅, mit der Bedingung (0,01 ≤ x ≤ 0,1).
Plasma-Anzeigetafel mit: einer Vielzahl von zwischen der vorderen Tafel und der hinteren Tafel, die einander gegenüberliegend angeordnet sind, gebildeten Entladungsräumen, wobei jeder Entladungsraum eine Lumineszenzschicht aufweist, wobei wenigstens einer der Entladungsräume eine Lumineszenzschicht aufweist, die blaue Lumineszenzpartikel enthält, wobei die blauen Lumineszenzpartikel mehr als eine Art von Lumineszenzmitteln enthalten, ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_(1-x)Eu_xMgAl₁₀O₁₇, einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₂Al₁₂O₂₂, einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_2(1-x)Eu_2xMg₄Al₈O₁₈ und einem Lumineszenzmittel dargestellt durch die allgemeine Formel Ba_3(1-x)Eu_3xMg₅Al₁₈O₃₅, mit der Bedingung (0,01 ≤ x ≤ 0,1).