DE60218966T2

DE60218966T2 - Phosphorpastenzusammensetzungen

Info

Publication number: DE60218966T2
Application number: DE60218966T
Authority: DE
Inventors: Raj P. Sayre Singh; Robert G. Waverly Mendenhall; Diane C. Towanda Seymour
Original assignee: Osram Sylvania Inc
Current assignee: Osram Sylvania Inc
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2007-07-12
Anticipated expiration: 2022-12-14
Also published as: US6660184B2; TWI235758B; CA2407996A1; CN1424378A; KR20030048335A; EP1319700A3; EP1319700A2; EP1319700B1; CN1294231C; DE60218966D1; JP2003213253A; US20030111642A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Leuchtstoffpasten für die Herstellung von Plasmabildschirmen. Genauer gesagt, diese Erfindung betrifft Pasten mit einem Leuchtstoff, der seine Helligkeit nahezu beibehält, nachdem das Bindemittel der Paste durch Verbrennen entfernt wurde.
Stand der Technik
Es besteht ein steigender Bedarf an Plasmabildschirmen sowohl für die private Unterhaltung als auch für Computeranwendungen. Damit sich solche Plasmabildschirme auf dem Markt durchsetzen können, müssen sie die gleiche Leistungsfähigkeit wie herkömmliche Kathodenstrahlröhren oder eine bessere Leistungsfähigkeit aufweisen. Wie bei Kathodenstrahlröhren hängt die Leistungsfähigkeit von Plasmabildschirmen von der Leistungsfähigkeit der Leuchtstoffe ab, die bei der Herstellung der Bildschirme verwendet werden, sowie von deren Anwendung.
Bei der Herstellung eines Plasmabildschirms werden die Leuchtstoffe unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens auf der inneren Bildschirmoberfläche in Form eines Musters aufgebracht, wobei Pasten verwendet werden, die Leuchtstoffe enthalten, die rotes, grünes und/oder blaues Licht emittieren. Beispiele für typische Leuchtstoffe für Plasmabildschirme umfassen den Leuchtstoff (Y,Gd)BO₃:Eu, der rotes Licht emittiert, den Leuchtstoff BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺, der blaues Licht emittiert, und den Leuchtstoff Zn₂SiO₄:Mn, der grünes Licht emittiert. Die Siebdruckfähigkeit der Pasten, die einen Leuchtstoff enthalten, sowie die Qualität der Plasmabildschirme hängen z. B. von der Viskosität der Pasten, der Dicke, in der die Pasten aufgebracht werden, der Thixotropie der Pasten, der Oberflächenspannung der Pasten und dem Grad, in dem das Bindemittel durch Verbrennen entfernt wurde, ab. Pastenzusammensetzungen für die Herstellung von Plasmabildschirmen enthalten gewöhnlich einen Leuchtstoff sowie zusätzlich ein Bindemittel, ein organisches Lösungsmittel, Dispergiermittel und Weichmacher. Die Pasten enthalten den Leuchtstoff gewöhnlich in einer Menge im Bereich von 35 bis 65 Gew.%. Beispiele für die Bindemittel, die bisher verwendet wurden, umfassen Ethylcellulose und Polymethylmethacrylate. Die Menge an Bindemittel in den Pasten kann im Bereich von 0,5 bis 10 Gew.% liegen. Das Dispergiermittel wird zugegeben, damit eine haltbare Paste erhalten wird, d. h., damit die Leuchtstoffteilchen über einen langen Zeitraum hinweg homogen in der Paste suspendiert werden können, ohne dass Feststoffe ausfallen. Die Viskosität der Pasten für die Herstellung von Plasmabildschirmen liegt gewöhnlich im Bereich von 30000 bis 60000 mPa·s (Centipoise (cP)).
Die Pastenzusammensetzung sollte so gewählt werden, dass sich die Helligkeit der Leuchtstoffe während der Herstellung der Bildschirme nicht oder nur geringfügig verändert. Genauer gesagt, die Bildschirme werden während deren Herstellung in einer Sauerstoff enthaltenden Atmosphäre etwa 1 bis 2 Stunden lang auf etwa 500°C erwärmt, um die organischen Bestandteile, die in der Paste enthalten sind, durch Verbrennen zu entfernen. Dieser Schritt, bei dem die organischen Bestandteile in der Paste durch Verbrennen entfernt werden, kann sich deutlich negativ auf die Helligkeit der Leuchtstoffe, die für die Herstellung eines Plasmabildschirms verwendet werden, auswirken. Dies trifft besonders für Leuchtstoffe zu, die aktivierende Ionen enthalten, die oxidiert werden können, wie z. B. für BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺. Der Helligkeitsverlust bei diesem Leuchtstoff, der blaues Licht emittiert und der bei der Herstellung von Plasmabildschirmen verwendet wird, kann nach dem Verbrennen der organischen Bestandteile mehr als 20 % betragen.
Die Veröffentlichung US-B-6248501 beschreibt eine lichtempfindliche Harzzusammensetzung, umfassend eine photopolymerisierbare ungesättigte Verbindung mit einer ethylenisch ungesättigten Gruppe, einen Photopolymerisationsinitiator, der ein freies Radikal bildet, wenn er mit Licht bestrahlt wird, und einen Leuchtstoff, dessen Oberfläche behandelt wurde, einen lichtempfindlichen Film und ein Verfahren zur Herstellung eines Fluoreszenzmusters unter Verwendung dieses Films, sowie eine Platte für einen Bildschirm.
Die Veröffentlichung US-A-5643685 beschreibt ein Elektrolumineszenzelement, umfassend, in der folgenden Reihenfolge, ein Substrat, eine erste Elektrode, eine erste isolierende Schicht, eine Licht emittierende Schicht, eine zweite isolierende Schicht und eine zweite Elektrode, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Elektrolumineszenzelements. Die Licht emittierende Schicht wird durch Beschichten der ersten isolierenden Schicht mit einer Sollösung, die mehrere Metallelemente, die in einem bestimmten Verhältnis vorliegen, enthält, und durch Erwärmen der Überzugsschicht, um eine Oxidschicht zu bilden, hergestellt.
Die Veröffentlichung US-A-5198679 beschreibt einen Erdalkalimetallhalogenidleuchtstoff, der mit zweiwertigem Europium aktiviert wurde, sowie einen Bildschirm, der diesen Leuchtstoff enthält und der ein Strahlungsbild speichern kann. Der Bildschirm, der ein Strahlungsbild speichern kann, umfasst eine Leuchtstoffschicht mit einem Bindemittel und einem darin dispergierten anregbarem Leuchtstoff.
Die Veröffentlichung EP-A-1111966 beschreibt einen Lumineszenzbildschirm, umfassend eine erste Elektrode, eine zweite Elektrode, eine organische Licht emittierende Schicht, die zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet ist, sowie ein Lumineszenzmaterial, das Licht aus der organischen Licht emittierenden Schicht absorbiert und in Licht mit einer anderen Wellenlänge umwandelt.
Zusammenfassung der Erfindung
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, weitestgehend zu verhindern, dass die Helligkeit eines Leuchtstoffes für die Herstellung eines Plasmabildschirms abnimmt, wenn die organischen Bestandteile, die in einer Paste für die Herstellung des Bildschirms enthalten sind, durch Verbrennen entfernt werden.
Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Pasten bereit zu stellen, die bei einem Siebdruckverfahren zur Herstellung eines Plasmabildschirms verwendet werden können.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, Pasten für die Herstellung von Plasmabildschirmen bereit zu stellen, die einen Leuchtstoff enthalten, der blaues, rotes oder grünes Licht emittiert, und die sich durch eine verbesserte Beständigkeit bzw. Haltbarkeit auszeichnen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstoffpaste für die Herstellung von Plasmabildschirmen, umfassend einen Leuchtstoff, der in einer organischen Paste dispergiert ist, wobei die Paste ein Polyvinylbutyral, Stearinsäure, α-Terpineol und ein Phthalat umfasst.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Kurze Beschreibung der Figuren
Die 1 ist ein Diagramm, das den Einfluss des Bindemittels und des Dispergiermittels auf die Viskosität der Pasten zeigt.
Die 2 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens erhaltenen Beschichtung, die unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leuchtstoffpaste mit einem blauen Leuchtstoff für die Herstellung eines Plasmabildschirms hergestellt wurde, nachdem das Bindemittel durch Verbrennen entfernt wurde.
Die 3 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens erhaltenen Beschichtung, die unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leuchtstoffpaste mit einem roten Leuchtstoff für die Herstellung eines Plasmabildschirms hergestellt wurde, nachdem das Bindemittel durch Verbrennen entfernt wurde.
Die 4 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens erhaltenen Beschichtung, die unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Leuchtstoffpaste mit einem grünen Leuchtstoff für die Herstellung eines Plasmabildschirms hergestellt wurde, nachdem das Bindemittel durch Verbrennen entfernt wurde.
Genaue Beschreibung der Erfindung
Die erfindungsgemäßen Leuchtstoffpasten für die Herstellung von Plasmabildschirmen werden gewöhnlich hergestellt, indem eine Dispersion eines Leuchtstoffpulvers in einem organischen Gemisch, umfassend ein spezifisches Bindemittel, ein spezifisches Lösungsmittel, einen spezifischen Weichmacher und ein oder mehrere Dispergiermittel, hergestellt wird, wobei mindestens eines der Dispergiermittel Stearinsäure ist. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung entdeckten, dass die Stearinsäure, die als Dispergiermittel verwendet wird, ein wesentlicher Bestandteil ist, der die Beständigkeit der Zusammensetzungen verbessert, und dass die Zugabe von Stearinsäure dazu führt, dass die Helligkeit des Leuchtstoffes in der Paste für die Herstellung von Plasmabildschirmen erhalten bleibt. Wenn Stearinsäure in Kombination mit einem Polyvinylbutyral, das als Bindemittel dient, verwendet wird, wird eine Paste mit einer hervorragenden Haltbarkeit erhalten, und die Helligkeit des Leuchtstoffes dieser Paste bleibt erhalten. Es ist bevorzugt, dass die Helligkeit des Leuchtstoffes nach dem Entfernen des Bindemittels durch Verbrennen zu mindestens 90 % erhalten bleibt.
Entsprechend einem bevorzugten Verfahren werden der Leuchtstoff, das Lösungsmittel und ein oder mehrere Dispergiermittel, die mindestens Stearinsäure umfassen, zusammengebracht. Diese Bestandteile werden ausreichend lang, gewöhnlich über einen Zeitraum von 1 bis 2 Stunden, miteinander vermischt, um eine gleichförmige Dispersion der Leuchtstoffteilchen zu erhalten. Dann werden der Weichmacher und das Bindemittel zu der Leuchtstoffdispersion gegeben, und die Bestandteile werden weiterhin miteinander vermischt, gewöhnlich über einen Zeitraum von 1 bis 2 Stunden, wobei eine Paste erhalten wird. Beispiele für bevorzugte Leuchtstoffe, die in den erfindungsgemäßen Leuchtstoffpasten für die Herstellung von Plasmabildschirmen verwendet werden, umfassen den Leuchtstoff (Y,Gd)BO₃:Eu (der rotes Licht emittiert), den Leuchtstoff BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺ (der blaues Licht emittiert) und den Leuchtstoff ZnzSiO₄:Mn (der grünes Licht emittiert). Als Lösungsmittel wird erfindungsgemäß α-Terpineol verwendet. Beispiele für andere Dispergiermittel, die zusätzlich zu Stearinsäure verwendet werden können, umfassen Menhadenfischöl, Glyceryltrioleat und Polyethylenglycole. Der Weichmacher ist erfindungsgemäß ein Phthalat, bevorzugt Diisobutylphthalat. Das Gewichtsverhältnis von Stearinsäure zu Bindemittel liegt bevorzugt im Bereich von 1:1 bis 1:2,5. Es ist besonders bevorzugt, dass dieses Gewichtsverhältnis etwa 1:2,5 beträgt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Beispielen genauer beschrieben. Die Beispiele 1-1 und 1-2 sind erfindungsgemäße Beispiele. Die übrigen Beispiele sind Referenzbeispiele.
Beispiele
In einem 600 ml Becherglas wurden 150 bis 200 g eines Leuchtstoffes (BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺) für die Herstellung eines Plasmabildschirms, der blaues Licht emittiert, mit 25 bis 50 g eines Lösungsmittels (α-Terpineol oder Isobutylalkohol), 5 bis 10 g Menhadenfischöl und 4 bis 6 g eines Dispergiermittels (Stearinsäure oder ein Polyethylenglycol), die zuvor in 16 bis 20 g desselben Lösungsmittels gelöst worden waren, gemischt. Diese Materialien wurden 1 bis 2 Stunden lang miteinander vermischt, um eine Dispersion des Leuchtstoffes herzustellen. Danach wurden 4 bis 6 g Diisobutylphthalat, der als Weichmacher diente, und 5 bis 15 g eines Bindemittels (Ethylcellulose oder ein Polyvinylbutyral) zugegeben; das Bindemittel war zuvor in 25 bis 35 g des Lösungsmittels gelöst worden. Die Paste wurde dann weitere 1 bis 2 Stunden lang gemischt. Die Pasten wurden in Kunststoffbehältern, die mit einem Deckel verschlossen werden konnten, gelagert. Die Viskosität wurde unter Verwendung der Vorrichtung Brookfield RV Torque, DV-III Model Rheometer, bei 20 Umdrehungen/Minute bestimmt. Zum Entfernen des Bindemittels durch Verbrennen wurden 8 g der Paste in eine Glasschale eingebracht und an Luft bei 20 SCFH in einem Ofen entsprechend dem folgenden Programm erwärmt:
Erwärmung der Paste mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Minute bis 110°C
Behandlung der Paste bei 110°C, 1 Stunde lang
Erwärmung der Paste mit einer Geschwindigkeit von 10°C/Minute bis 500°C
Behandlung der Paste bei 500°C, 1 Stunde lang
Die Helligkeit der Leuchtstoffpulver wurde von und nach dem Entfernen des Bindemittels durch Verbrennen gemessen, und die Ergebnisse sind in der Tabelle 1 als prozentuale Resthelligkeit (bezogen auf die Helligkeit des Leuchtstoffes vor dem Verbrennen des Bindemittels) angegeben. Wenn die Paste unter Luftabschluss erwärmt wurde, wurde die Helligkeit des Leuchtstoffes verringert und es trat eine Farbverschiebung auf. Die Beständigkeit der Paste wurde visuell anhand des in dem organischen Medium ausgefallenen Leuchtstoffes, nachdem die Paste eine Zeit lang gelagert worden war, überprüft. Wenn nach einer Lagerung über einen Zeitraum von mindestens 4 Monaten keine sichtbaren Ausfällungen von Feststoffen in dem organischen Medium auftraten, hatte die Paste eine hervorragende Haltbarkeit. Wenn nach einer Lagerung über einen Zeitraum von mindestens 2 Wochen keine oder nur geringe Ausfällungen von Feststoffen in dem organischen Medium auftraten, hatte die Paste eine gute Haltbarkeit. Selbst wenn festgestellt wurde, dass im oberen Bereich der Paste eine geringe Ausfällung auftrat, hatte die Paste eine gute Haltbarkeit, wenn die Feststoffe durch 1- bis 2-stündiges Mischen der Paste unter Verwendung einer Walzenmischvorrichtung wieder in der Paste gelöst werden konnten. Wenn nach einer Lagerung über einen Zeitraum von 1 bis 2 Tagen Ausfällungen von Feststoffen in dem organischen Medium auftraten, war die Paste nicht haltbar. Die Feststoffe, die in einer nicht haltbaren Paste ausgefallen waren, konnten durch Mischen der Paste unter Verwendung einer Walzenmischvorrichtung nicht wieder in der Paste gelöst werden. Die erhaltenen Ergebnisse sind in der Tabelle 1 angegeben; die Eigenschaften jeder Pastenzusammensetzung wurden jeweils zweimal bestimmt.
Schlüssel für die Tabelle 1

EC = Ethylcellulose
Butvar = ein Polyvinylbutyral
SA = Stearinsäure
PEG = ein Polyethylenglycol
IBA = Isobutylalkohol

Eine bevorzugte Pastenzusammensetzung mit dem Leuchtstoff BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺, der blaues Licht emittiert, für die Herstellung eines Plasmabildschirms mit einer Resthelligkeit von etwa 90 % nach dem Verbrennen der organischen Bestandteile hatte die folgende Zusammensetzung: 150 bis 200 g des Leuchtstoffes, 25 bis 50 g α-Terpineol, 5 bis 10 g Menhadenfischöl, 4 bis 5 g Stearinsäure (gelöst in 16 bis 20 g α-Terpineol), 4 bis 6 g Diisobutylphthalat und 5 bis 15 g eines Polyvinylbutyrals (gelöst in 25 bis 35 g α-Terpineol). Der beobachtete Helligkeitsverlust des Leuchtstoffes nach dem Entfernen des Bindemittels durch Verbrennen betrug in den meisten Fällen 8 bis 9 %, der auch beim Erwärmen des Leuchtstoffpulvers allein auftritt. Die Gegenwart der organischen Verbindungen führte dazu, dass eine geringfügige zusätzliche Verringerung der Helligkeit auftrat. Die erfindungsgemäßen Ergebnisse sind deutlich besser als die Helligkeitsabnahme von gewöhnlichen, blaues Licht emittierenden Leuchtstoffen für die Herstellung von Plasmabildschirmen nach dem Entfernen des Bindemittels durch Verbrennen, die gewöhnlich im Bereich von 20 bis 25 % liegt. Die gemessene Abnahme der Helligkeit eines handelsüblich erhältlichen Leuchtstoffes, der blaues Licht emittiert, nach dem Entfernen des Bindemittels durch Verbrennen betrug z. B. 17,6 %. Hervorragende Ergebnisse werden erfindungsgemäß ebenfalls erhalten, wenn die zuvor beschriebene Pastenzusammensetzung, an Stelle des Leuchtstoffes, der blaues Licht emittiert, (Y,Gd)BO₃:Eu (d. h., einen Leuchtstoff, der rotes Licht emittiert) oder Zn₂SiO₄:Mn (d. h., einen Leuchtstoff, der grünes Licht emittiert) enthält. In diesen beiden Fällen betrug die Resthelligkeit der Leuchtstoffe nach dem Entfernen des Bindemittels mehr als 90 %, bezogen auf die Helligkeit der Leuchtstoffe vor dem Verbrennen der Bindemittel.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung führt die Verwendung von Stearinsäure, die ein geringes Molekulargewicht hat und die als Dispergiermittel dient, zu einer erhöhten Viskosität der Paste, wodurch die Haltbarkeit bzw. Beständigkeit der Paste verbessert wird, verglichen mit einer herkömmlichen Paste, die unter Verwendung eines Polyethylenglycols (PEG), das als Dispergiermittel dient, hergestellt wurde. Die 1 ist ein Diagramm, das den Einfluss des Bindemittels und des Dispergiermittels auf die Viskosität der Pasten für die Herstellung von Plasmabildschirmen zeigt. Die 1 zeigt, dass Stearinsäure (SA) einen großen Einfluss auf die Viskosität hat. Dies trifft besonders dann zu, wenn Ethylcellulose (EC) an Stelle eines Polyvinylbutyrals (wie z. B. Butvar) als Bindemittel verwendet wird.
Die 2 ist eine elektronenmikroskopische Aufnahme einer unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens erhaltenen Beschichtung, die unter Verwendung des Leuchtstoffes für die Herstellung eines Plasmabildschirms von Beispiel 1, der blaues Licht emittiert, hergestellt wurde, nachdem das Bindemittel durch Verbrennen entfernt wurde. Die Leuchtstoffbeschichtung, die in dieser Figur gezeigt ist, ist sehr homogen und beständig. Die 3 und 4 zeigen ähnliche elektronenmikroskopische Aufnahmen von unter Anwendung eines Siebdruckverfahrens erhaltenen Beschichtungen, die unter Verwendung der Leuchtstoffe erhalten wurden, die rotes bzw. grünes Licht emittieren, nachdem die Bindemittel durch Verbrennen entfernt wurden. Die Ergebnisse der Beispiele zeigen, dass die Leuchtstoffbeschichtungen, die unter Verwendung der erfindungsgemäßen Pasten erhalten wurden, sehr homogen und beständig sind.

Claims

Leuchtstoffpaste für die Herstellung von Plasmabildschirmen, umfassend einen Leuchtstoff, der in einer organischen Paste dispergiert ist, wobei die Paste ein Polyvinylbutyral, Stearinsäure, α-Terpineol und ein Phthalat umfasst.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 1, wobei die Paste weiterhin Menhadenfischöl, Glyceryltrioleat und/oder ein Polyethylenglycol enthält.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 1, wobei das Phthalat Diisobutylphthalat ist und wobei das Gewichtsverhältnis von Stearinsäure zu Polyvinylbutyral im Bereich von 1:1 bis 1:2,5 liegt.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 3, wobei die Paste weiterhin Menhadenfischöl enthält.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 4, wobei das Gewichtsverhältnis von Stearinsäure zu Polyvinylbutyral etwa 1:2,5 beträgt.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff aus BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺, (Y,Gd)BO₃:Eu und Zn₂SiO₄:Mn ausgewählt ist.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺ ist.
Leuchtstoffpaste nach Anspruch 5, wobei der Leuchtstoff BaMgAl₁₄O₂₃:Eu²⁺ ist.