TWI230730B - Plasma picture screen with a terbium(III)-activated phosphor - Google Patents

Plasma picture screen with a terbium(III)-activated phosphor Download PDF

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TWI230730B TW090112521A TW90112521A TWI230730B TW I230730 B TWI230730 B TW I230730B TW 090112521 A TW090112521 A TW 090112521A TW 90112521 A TW90112521 A TW 90112521A TW I230730 B TWI230730 B TW I230730B
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Hans-Helmut Bechtel
Joachim Opitz
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Description

1230730
五、發明説明（” 本發明關於一種電爿f旦彡你总苴 * 1丄 確匾七 奄水心像螢幕，其備有具有介電層及保 二破璃板的面板、具有包含紅光和藍光燐光質以及綠 ^化鱗光f之燐光質層的載板、將面板與載板間之 二、、、田分成充滿氣體之電漿室的肋形結構物及面板與載板 +或數個用於電漿室中產生電暈放電的電極列。 像螢幕可賦予高解析度之彩色影像、大螢幕對徑 及：有緊密構造。電漿影像螢幕包含一個具有呈網狀排列 之包極的检封緊閉且充滿氣體的玻璃室。冑壓的施予造成 =電而產生紫外線範圍(145至185亳微幻的光。此光可 藉燐光貝轉變成可見光並發射穿過玻璃室面板至觀賞者。 4在真空uv激發下效率特別高的燐光質被用於電漿影像螢 幕例如’經常使用的綠光發射燐光質是Zn2si04 : Mn(ZSM)與BaAl12〇19 ·· Mn(BAL)。兩種材料顯示 y>〇 7之高 y值的飽和綠光發射顏色。說明書及圖2及3中之x及y為「 顏色座標」，藉以定義在CIE圖之顏色點，亦稱為「顏色 一角型」，其各個角定義紅、綠、藍三原色，紅、綠、藍 二原色乃任何顏色顯示之基礎。兩種材料的缺點是其相當 長的衰變時間11/10，例如含有2·5%Μη之ZhSiCU而言是3 〇分 鐘。此原因是與光的發射有關之4Ti—6Ai躍遷是自旋禁止的 。而且，衰變時間t1/1G及Μη2、活化燐光質的顏色點強烈地 視Μη的濃度而定。另一個缺點是Μη2+對變成Μη3+或Μη4+ 之氧化作用的靈敏度，其降低燐光質的安定性。 相反地’ Tb3+-活化燐光質是溫度安定的及光安定的，因 為Tb3+不容易氧化成Tb4+。另一項這些燐光質優κΜη2之活 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 1230730 A7
化鱗光質之優點是其較短的衰變時間ti/iG，視主晶格而定， 其落在2與1 〇分鐘之間。 因此美國6,004,481描述一種綠光發射Tb3'活化鱗光質以 用於私漿影像螢幕，其具有組成（YlxyzGdxTbyCez)B〇3物， 其中 0·0<χ<0·2，0.01<y<0.1 及 〇·〇<ζ<〇·1。
Tb 活化鱗光質的主要缺點是其帶黃色的綠色點，其具 有y<0.62之低y值。 本發明目的是提供一種Tb3+_活化燐光質之電漿影像螢幕 ’其的綠色影像點供應具有較佳顏色點之光。 此目的可藉一種電漿影像螢幕裝置而達到，其中此電襞 影像螢幕裝置備有具有介電層及保護層之玻璃板的面板、 具有包含紅光和藍光燐光質以及綠光Tb3+-活化燐光質之構 光質層的載板、將面板與載板間之空間細分成充滿氣體之 電漿室的肋形結構物，及面板與載板上一或數個用於電漿 室中產生電暈放電的電極列，和綠色濾光膜層。 除了強烈發射出波長介於540及550毫微米間的光之外， Tb3+-活化燐光質在黃色與紅色光譜範圍也具有發射帶，雖 然實質上較弱。這些發射帶的強度可藉綠色濾光膜層降低 ，而且Tb3+-活化燐光質之顏色點的y值可因此被提高。綠色 濾光膜層強烈地吸收高於580亳微米，因此也降低氖的放射 線強度’其中氣的放射線係洛在此光譜範圍且會降低綠光 與藍光發射燐光質的顏色飽和度。 較佳為綠色濾光膜層係位於介電層與保護層之間。 在此例中’濾色器層可被安置在平面表面，而且濾色器 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1230730 A7
層的層厚將不隨不同區域之面板而改變。 特別強烈希望绛$ :產忠^ @ 光質卿^ 與含有Tb3+_活化燐光質之燔 先貝層區域對立的結構方式放置。 光：1,只有綠光發射之不想要的光譜範圍才被綠色遽 九膜層所吸收。 較佳係綠色濾光膜層包含銅酞花青或銅酞花青的 何生物。 銅,花青或銅嶋的衍生物具有高顏色純度而且在 -活化墙光質所發射光的波長具有最大穿透度。 此外，較佳為Tb3+-活化鱗光質係選自由（YxGdi x)B〇3 : Tb(0<x<l) , LaP〇4 ： Tb , (YxGdi.x)3Al5〇i2 ; ΤΜ〇,χ,1},
CeMgAl11〇19 : Tb , GdMgB5〇i〇 ： Ce> ^ ? (Yx〇di ：
Tb(0<x<l) , (InxGd^OBOs ： Tb (0^χ<ΐ) , 〇d2〇2S ： Tb ^ LaOBr :Tb ’ LaOCl : Tb及LaP〇4 : Ce，几所組成之群。 這二Tb -活化燐光質是效率特別高的綠光發射燐光質當 其受νυν光激發時。 ' 將額外的紅色濾光膜層以結構方式放置在紅光燐光質之 燐光質層區域對面是有助益的。 將額外的藍色濾光膜層以結構方式放置在藍光燐光質之 鱗光質層區域對面也有助益的。 額外的紅色或藍色或紅色與藍色濾光膜層可提高整個電 漿影像螢幕之LCP(發光對比性能）值。 藉參考三個圖形及兩個具體實例將詳細解釋本發明於下 ，其中 ' -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1230730 A7 _____B7 五、發明説明（4 ) 圖式簡單說明 圖1顯示具有濾色器層之a c電漿影像螢幕中單一電漿室 之構造及操作原理， 圖2顯示具有或不具綠色過濾器之Yb03 : Tb的顏色點， 及 圖3顯示具有或不具綠色過濾器之LaP04 : Ce，Tb的顏色 點。 在圖1中，電極呈共平面排列之AC電漿影像螢幕的電漿 室包含面板1及載板2。此面板1包含玻璃板3，其上具有介 電層4及保護層5。保護層5最好係由MgO所製成的，介電層 4是由，例如含有Pb〇的玻璃所製成的。平行、長條狀的放 電電極6，7被安置在玻璃板3上並被介電層4所覆蓋。放電 電極6，7係由，例如金屬或IT0所製成的。載板2是由玻璃 所製成的，而且平行、長條狀的位址電極1 1，例如由A g所 製成的被安置在載板2上以便垂直於放電電極6，7移動。該 位址電極各以燐光質層1〇覆蓋之，其中燐光質層1〇可發出 紅色、綠色或藍色等三種基本色中之一種。以具有分隔肋 之肋形結構物1 3分隔各個電漿室，其中分隔肋最好係由介 電材料所製成的。綠色濾光膜層8係位於介電層4與保護層5 之間。 作為UV光產生成份之氣體，最好是例如，He、Ne或Kr 與X e之稀有氣體混合物係存在於電漿室中以及介於放電電 極6，7之間，其中放電電極6 ’ 7在操作時交替作為正電極 及負電極。表面放電已被點燃之後，因此電荷可沿著電聚 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 1230730 五、發明説明（ 區”位於放電電極6 ’ 7之間的放電路徑流動，在 :形成：漿，因此視氣體的組成而產生uv範圍 疋VUV粑圍的輪射線】2。此輕射線^ 2將燐光質層1 〇激發 鱗光’因此發射二猶其太念 射-種基本色之-的可見光14 ’此光發射出 采牙過面板1並因此在影像螢幕上形成發光影像點。 A C電水衫像螢幕中躺在放電電極67上的介電層4特 作為抵4導電材料所製成之放電電極6，7間的直接放電及 因此在放電燃燒過程中電弧的形成。 為了衣k具有綠色遽光膜層8之面板i，在蒸汽塗覆程序 及後續結構化中，先將放電電極6，7安置在玻璃板3上，1 尺寸相當於所需影響螢幕規格。然後提供介電層4並將綠，色 ，先膜層8安置在此介電層4上。接著將保護層$安置 濾光膜層8上。 為了製造綠色滤光膜層8，藉由擾拌器或研磨機隨著分散 劑的添加將適合的顏料分散在水中。然後在球磨機中以玻 ㈤球研磨所得懸浮液。此球磨機係在滾動桌上以導致玻璃 球均勾滾過彼此而無離心作用減損研磨效率的旋轉速度旋 轉。、將非離子化防泡劑加入此懸浮液中可防止泡珠的產生 。然後將所獲得的懸浮液經篩網過濾。 綠色濾光膜層8中所用的顏料可為銅欧花青或銅酉太花青的 衍生物如’例如銅{2,3,4,8,9，1〇，u，i5，i6，i7，i8 22,23,24,25_ 十六氣·29Η，31η_ 酞花青、銅 1 5,1 6,1 7,1 8,22,23,24,25-+^^,.29H531H. 酞花青或四鮮環的取代位置中具有各種齒素原子種類及 |_ -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 12307307發明説明（ A7 B7
數目的銅酞花青衍生物，這些有機顏料，特別是銅酞花青 顯示出高顏色純度、是溫度安定的、在電聚影像螢幕的二 造中可承叉嚴袼的操作條件，而且視取代基而定，在52〇與 5 5 0宅微米之間顯示出高穿透度。 藉由各種程序可塗覆及建造綠色濾光膜層8。 一種可旎方法是混合所得懸浮液及感光添加劑，其中此 添加劑可包含，例如聚乙烯醇及重鉻酸鈉。然後利用噴霧 、浸潰或旋轉塗覆方式將此懸浮液均勻放置在介電層4。例 如，藉加熱、紅外線輻射或微波照射烘乾此，，溼，，膜。透過 光罩使因此所獲得的濾色器層曝光並使已曝光部份聚合。 藉噴水洗掉未曝光部份而將其除去。 另一種可能方法是藉所謂發射方法（lif卜〇ff meth〇d)形 成。在此先將感光聚合物層放置在介電層4，接著透過光 罩曝光之。已曝光區域變交聯並在展開步驟中除去未曝光 的區域。利甩喷霧、浸潰或旋轉塗覆方式將顏料懸浮液塗 覆在剩餘聚合物圖案上，接著烘乾之。此交聯聚合物被反 應性溶液如，例如強酸轉變成可溶態。喷上顯影劑液體一 起洗掉此聚合物與其中所存在之濾色器層部份，然而直接 黏在介電層4上之濾色器層不被洗掉。 另一個可能製造綠色濾光膜層8之方法是撓曲圖印刷方法 。這是一種類似凸板印刷法之方法，其中只有介電層4中欲 塗覆區域與印刷壓模板接觸。 若綠色濾光膜層8不具任何結構化，可利用旋轉塗覆、喷 霧或浸潰方式將綠色顏料的懸浮液直接放置在介電層4上。
裝 訂
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得的綠色遽光膜層8的厚度係 ^有機黏合劑的添加可提高含有綠之 度垃Γ此可獲得層厚高達15微米之綠Μ光膜層8 ㈣，將Mg。之保護層5放置在綠色濾 個面板1並在下進行兩小時後處理。 九、乾正 而且將紅色遽光膜層以結構方式放置在含有紅光燐光 之燐光質層μ區域對面，或將額外的藍色渡光膜層以結構 方式放置在含有藍光燐光質之燐光質層1〇區域對面，或將 紅色濾光膜層以結構方式放置在含有紅光燐光質之燐光質 層10區域對面’並將額外的藍色渡光膜層以結構方式放置 在含有藍光燐光質之鱗光質層1()區域對面可能有助益。紅 色濾光膜層所用顏料可為，例如Fe2〇3、Ta〇N4 cds_cdSe， 監色濾光膜層所用顏料可為，例如C〇〇_ Al2〇3或群青。可藉 綠色濾、光膜層8之製造所描述的方法之一進行這些濾、色器層 的製造。 將製成的面板1與其他組件如，例如具有位址電極丨〗及肋 形結構物1 3之載板2和稀有氣體混合物一起用於製造a C電 漿影像螢幕，其中該位址電極係被燐光質層1 〇所覆蓋。
燐光質層1 〇中所用綠光發射燐光質是Tb3+ -活化燐光質如 ，例如（YxGdiJBC^ : Tb(OSxSl)，LaP04 : Tb，（YxGUsAUOu :Tb(0<x<l) ，CeMgAlu〇19 : Tb ，GdMgB5O10 : Ce，Tb ， (YxGd1.x)2Si05 ： Tb(0<x<l) > (InxGd^OBOs ： Tb (0<x^l) J
Gd202S : Tb，LaOBr : Tb，LaOCl : Tb 或 LaP04 : Ce，Tb。較 佳係使用LaP04 : Ce，Tb。 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公茇)
裝 訂
1230730 A7 ------ Β7 五、發明説明—厂 -- 製造此類可使用之燐光質層1〇的方法是兩種乾塗覆法， 例如靜電塗覆或以靜電方式支撐撒粉，及澄塗覆法，例如 絲隔板印刷、分配器法，其中懸浮液係利用噴嘴沿通道移 動或從液相沈降的方式供應。 基本上、、’彔色;慮光膜層8可用於所有類型之電漿影像螢幕 长例如具或不具王矩陣排列之電極列的A C電漿影像螢幕 或D C電漿影像螢幕。 圖2與圖3分別顯示每次具或不具綠色過濾器之Yb〇3 : Tb 及LaPCU: Ce，Tb的顏色點。從其可明白所得顏色點不只視 銅酞花青的取代圖案而定，而且也視綠色濾光膜層8的層厚 而定。圖2中顏色點丨5係相當於Yb〇3 : Tb無濾色器的顏色 點，顏色點1 6至1 9係相當於Yb〇3 : Tb有綠色過濾器的顏色 點。 表1 :圖2中Yb03 : T b之顏色點1 6至1 9的意義 顏色點[標號] 濾色器層中的顏料 濾色器層的厚度[微米1 16 C32H2C114N8Cu 0.5 17 C32H4Br10Cl2N8Cu 0.5 18 C32H2C114N8Cu 10 19 C32H4Br1〇Cl2N8Cu 10 圖3中顏色點20係相當於LaP〇4 : Tb，Ce無濾色器的顏色點 ，顏色點21至24係相當於LaPCU : Tb，Ce有綠色過濾器的顏 色點。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 1230730 A7 B7 發明説明（9 ) 表2 :圖3中LaPO '4 : Tb，C e之顏色點2 1至24的意義 -----------------—~-----—-- 顏色點[標號] 濾、色器層中的顏料 濾色器層的厚度〖微米] 21 C32H4Br10Cl2N8Cu 0.5 22 C32H2C114N8Cu 0.5 23 C32H4Br10C12N8Cu 10 24 —^3 2H2C1i4NsCu 10 代表如何實際進行本發明之實例的本發明具體實例將解 釋於下。 具體實例1 為製造具有綠色濾光膜層8之面板1，先將62.5克銅酞花青 在激烈擾拌下攪入分散劑溶液中，其中該分散劑溶液包含 31.25克精煉過的顏料分散劑於53〇克水中。將所得懸浮液與 1 〇克5 %非離子化防泡劑水溶液混合並在球磨機中以玻璃球 研磨之。將球磨機裝至懸浮液剛好覆蓋玻璃球的程度，並 將旋轉速度設定在近50 rpm。兩天後可獲得安定、細微粒懸 浮液並經過滤·網過遽。 將此懸浮液與1 0%聚乙烯醇溶液混合，也將重鉻酸鈉加 入此懸浮液中。聚乙烯醇相對於重鉻酸鈉的比例為1 1。 藉旋轉塗覆方式將顏料懸浮液塗覆在面板1的介電層4上 ，其中面板1包含玻璃板3、介電層4及放電電極6，7。介 電層4包括含有PbO之玻璃，而且兩個放電電極6，7係由 IT0所製成的。 利用UV光透過光罩照射該層，使曝光區中的聚合物交聯 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1230730 A7 ---------Β7 五、發明説明（1〇 ) 藉喷熱水洗掉未交聯的濾色器區。將綠色濾光膜層8放在 %光質層1 0中綠光燐光質的對面以結構化綠色濾光膜層8。 然後將MgO之保護層5安置在綠色濾光膜層8上。 烘乾整個面板i並在400。〇下進行兩小時後處理。綠色濾 光膜層8的層厚為1.〇微米。 而且，製備綠光發射燐光質Lap〇4 : Ce，Tb的懸浮液，並 將添加劑如有機黏合劑及分散劑加入其中。藉由絲隔板印 刷方式將懸浮液塗覆在具有IT〇之位址電極1〇及肋形結構物 13的玻璃載板.2上並烘乾之。對另兩種具有發射顏色藍色及 紅色的燐光質，連續進行此程序步驟。在4⑼至6〇(rc下含 有氧氣的氛圍中，藉熱處理載板2可除去所有殘留在燐光質 層1 0的有機添加劑。 接著’面板1及載板2與含有7體積％ X e及9 3體積％ n e之 氣體混合物一起用於組裝A C電漿影像螢幕。 具體實例2 為製造具有綠色濾光膜層8之面板1，先將62·5克銅- 1’2’3’4’8’9’10’ΐι，ΐ5，16，17，18,22,23,24,25 -十六氯. 29Η，31Η-酞花青在激烈攪拌下攪入3125克精煉過的顏料分 散劑於530克水中所形成之分散劑溶液中。將所得懸浮液與 10克5%非離子化防泡劑水溶液混合並在含有玻璃球之球磨 機中研磨。將球磨機裝至使懸浮液剛好覆蓋玻璃球，並將 旋轉速度設定在近50 rpm。兩天後可獲得安定、細微粒懸浮 液並經過濾網過濾。 將此懸浮液與10%聚乙烯醇溶液混合，也將重鉻酸鈉加入 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 1230730
此此懸浮液中。聚乙烯醇相對於重鉻酸鈉的比例為1〇 ·· 1。 藉％轉塗覆方式將顏料懸浮液塗覆在面板丨的介電層4上 ’其中面板1包含玻璃板3、介電層4及放電電極6，7。介 黾層4包括含有pb〇之玻璃’而且兩個放電電極6，7係由 IT0所製成的。 利用UV光透過光罩照射該層，使曝光區中的聚合物交聯 。然後藉由噴熱水洗掉未交聯的濾色器區。將綠色濾光膜 層8安置在燐光質層丨〇中綠光燐光質的對面以結構化綠色濾 光膜層8。然後依類似方式將額外的紅色濾光膜層以結構方 式安置在含有紅光燐光質之燐光質層區域對面，而且將額 外的藍色濾光膜層以結構方式安置在含有藍光燐光質之燐 光質層1 〇區域對面。此紅色濾光膜層包含Fe2〇3，藍色濾光 膜層包含CoO-A12〇3。將MgO之保護層5安置在綠色濾光膜 層8上。 烘乾整個面板1並在400。(：下進行兩小時後處理。綠色濾 光膜層8的層厚為〇.5微米。 而且’製備綠光發射璘光質Yb〇3 : Tb的懸浮液，並將添 加劑如有機黏合劑及分散劑加入其中。藉由絲隔板印刷方 式將懸浮液塗覆在具有ITO之位址電極丨〇及肋形結構物i 3 的玻璃載板2上並烘乾之。對另兩種具有發射顏色藍色及紅 色的墙光質’連續進行此程序步驟。在4 〇 〇至6 〇 〇 〇c下含有 氧氣的氛圍中，藉熱處理載板2可除去所有殘留在燐光質層 1 0的有機添加劑。 接著’面板1及載板2與含有1〇體積％乂^及9〇體積％Ne之 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 1230730 A7 B7 五、發明説明（12 ) 氣體混合物一起用於組裝A C電漿影像螢幕。 圖式符號說明 1 代表面板 2 代表載板 3 代表玻璃板 4 代表介電層 5 代表保護層 6及7 代表放電電極 8 代表綠色濾、光膜層 9 代表電漿區域 10 代表鱗光質層 11 代表位址電極 12 代表輻射線 13 代表肋形結構物 14 代表可見光 1 5至2 4 代表顏色點 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

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4範圍 A8 B8 '·--------1 ............-”一’一08 MM 29 D8 j,· ^ 泰― K 一種電漿影像螢幕，其具有包含玻璃板（3)之面板（1)， 該玻璃板上具有介電層（4)及保護層（5)、具有包含紅光 和藍光燐光質以及綠光Tb 3+ -活化燐光質之燐光質層 (1 〇)的載板（2 )、具有將面板（1)與載板（2 )間之空間細 分成充滿氣體之電漿室的肋形結構物（1 3 )，及在面板 (1)與載板（2)上一或數個用於電漿室中產生電暈放電的 電極列（6,7，11)，並具有綠色濾光膜層（8)，其中該綠 色濾、光膜層（8 )係以結構方式位於含有該綠光τ b 3 + _活化 墙光質之該燐光質層（丨〇 )區域對面，及該濾光膜層（8) 包含銅酞花青或鋼目太花青的衍生物。 2.根據申誇專利範圍第1項之電漿影像螢幕，特徵在於該綠色 濾光膜層（8)係位於該介電層（4)及該保護層（5)之間。 3 ·根據申請專利範圍第1項之電漿影像螢幕，特徵在於該 綠光Tb3'活化燐光質係選自由（YxGdi χ)Β〇3 ·· Tb(〇立2) ^ LaP04 . Tb ^ (YxGd1.x)3Al5〇12 : Tb(0<x<i) , CeMgAln019 :Tb，GdMgB5〇1G : Ce，Tb，（YxGdl_x)2Si〇5 ··叫⑽印， (InxGd^JBOa : Tb (0<x<l) , Gd2〇2S : Tb » LaOBr ： Tb > LaOCl · Tb及LaP04 : Ce，Tb所組成之群。 4 ·根據申請專利範圍第1項之電漿影像螢幕，特徵在於額 外的紅色濾光膜層係以結構方式位於含有紅光燐光質之 該燐光質層（1 0 )區域對面。 貝 根據申請專利範圍第1或4項之電漿影像螢幕，特徵在方 額外的藍色濾光膜層係以結構方式位於含有藍光二 之該燐光質層（1 0)區域對面。 1 Η β
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