CN101106048B - 荧光体浆料及显示器的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种荧光体浆料,荧光体粉末均匀且稳定地分散在浆料中,粘度经时变化小,并且烧成后形成的荧光体层的色度变化小。本发明使用的荧光体浆料的特征在于含有荧光体粉末、粘合剂树脂、具有羟基及/或烷氧基的分子量为300以下的伯胺或仲胺化合物、及有机溶剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种荧光体粉末均匀地分散形成的荧光体浆料,特别涉及用于等离子体显示面板(以下称为PDP)的荧光体浆料及显示器的制造方法。
背景技术
由于PDP与液晶面板相比可以高速地显示,还易于实现大型化,所以开始应用到OA机器及公告显示装置等领域。进而,在高品位电视领域等中的进展也非常值得期待。随着上述应用范围的扩大,具有多个微细显示单元的彩色PDP逐渐受到重视。
PDP在前面玻璃基板和后面玻璃基板之间配置的放电空间内使电极间产生等离子体放电,由被封入上述放电空间内的气体产生的紫外线使放电空间内的荧光体发光,由此进行显示。在PDP中形成荧光体层时,由于为了高亮度化,不仅在单元底部而且在隔板的侧面都涂布荧光体浆料,所以需要耗费工夫,为了消除亮度不均,必须稳定且均匀地涂布。因此,必须使荧光体浆料具有所希望的粘度,进而必须使荧光体浆料中含有的荧光体粉末稳定且均匀地分散。
荧光体浆料所用的荧光体粉末的表面通过增量组成或各种表面处理成为酸性、碱性、或者酸性和碱性混合存在的状态。上述荧光体粉末因与粘合剂树脂组合而导致其与粘合剂的官能团发生凝胶化反应,使得粘度升高的问题。
进而,通常情况下,PDP装置所用的红色、绿色、青色荧光体粒子中,绿色荧光体粒子的带电性为负性,与其他颜色的荧光体粒子相反。因此,连续地涂布荧光体浆料时,由于粘合剂树脂的选择使得粘合剂树脂难于吸附在带负电的绿色荧光体粒子的表面,所以绿色荧光 体粒子凝集,产生喷嘴堵塞或涂布不均,所得的PDP出现显示特性劣化等问题。
因此,目前公开了一种通过用含有电负性大的元素的氧化物、氟化合物或硼化合物等涂布荧光体粉末的表面,在防止各荧光体层劣化的同时,使各荧光体微粒的带电倾向一致的方法(参见专利文献1~4)。但是,用上述化合物涂布荧光体粉末的表面时,存在易凝集、分散稳定性降低的问题。
另外,已知通过在荧光体浆料中添加阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂(参见专利文献5~7)、烷基胺(参见专利文献8~9)、羧酸胺盐(参见专利文献10)等分散剂可以使分散稳定性提高。但是,作为分散剂使用阴离子表面活性剂或非离子表面活性剂时,由于分子量大,所以存在相对于添加量所得的分散效果小的问题。另外,即使使用烷基胺或羧酸胺盐等胺化合物,也存在难于获得充分的分散稳定效果,或为了获得分散稳定效果而增加添加量导致在烧成后残留在荧光体表面,发生着色的情况,难以用作分散剂。
[专利文献1]特开2004-323576号公报
[专利文献2]特开2005-100954号公报
[专利文献3]特开2005-183246号公报
[专利文献4]特开2004-322563号公报
[专利文献5]特开2003-96443号公报
[专利文献6]特开平11-209751号公报
[专利文献7]特开平11-224609号公报
[专利文献8]特开平10-53433号公报
[专利文献9]特开平7-188599号公报
[专利文献10]特开2002-82432号公报
发明内容
本发明的目的在于提供一种荧光体浆料,其中荧光体粉末均匀且稳定地分散在浆料中,粘度的经时变化小,进而烧成后形成的荧光体 层的发光色度与未烧成粉末的发光色度相比变化小。
本发明优选含有荧光体粉末、粘合剂树脂、具有羟基及/或烷氧基的分子量为300以下的伯胺或仲胺化合物、及有机溶剂的荧光体浆料。
优选胺化合物的沸点为80~350℃。
优选胺化合物在荧光体浆料中的配合量为0.2~5重量%。
优选荧光体粉末在荧光体浆料中的配合量为40~60重量%,并且,粘合剂树脂在荧光体浆料中的配合量为5~20重量%。
优选有机溶剂具有羟基。
并且,优选含有酸化合物。
另外,本发明也涉及一种显示器的制造方法,所述方法包括在基板上涂布上述荧光体浆料,进行烧成,由此形成荧光体层的工序。
本发明由于荧光体浆料中含有具有羟基及/或烷氧基的胺化合物,所以荧光体表面和粘合剂树脂彼此间的亲和性增大,使荧光体粉末分散稳定化。并且,由于胺化合物的分子量小,所以在荧光体浆料烧成时胺化合物不残留,能够形成色度变化小的荧光体层,结果可以降低得到的显示器的亮度劣化。
具体实施方式
本发明的浆料必须含有荧光体浆料,所述荧光体浆料含有荧光体粉末、粘合剂树脂、具有羟基及/或烷氧基的分子量为300以下的伯胺或仲胺化合物、及有机溶剂。作为上述胺化合物的具体例,可以举出N-(2-甲氧基乙基)-1-丁胺、4,4-二甲基噁唑烷、N-(2-甲氧基乙基)-1-丙胺、3-(甲基氨基)-1-丙醇、2-乙氧基-N-乙基-乙胺、N-乙基-2-甲氧基-乙胺、N-(2-乙氧基乙基)-1-丁胺、N-乙基氨基甲酸甲酯、N-苄基氨基甲酸甲酯、3-甲氧基哌啶、丁基氨基甲酸甲酯、氨基甲酸、2,2’-亚氨基双-乙醇、1,1’-亚氨基双-2-丙醇、吗啉、2-(甲基氨基)乙醇、2-(乙基氨基)乙醇、N-(2-甲氧基乙基)甲胺、二乙醇胺、双(2-甲氧基乙基)胺、双(2-乙氧基乙基)胺、2-氨基环己醇、2-甲氧 基-2-甲基-1-丙胺、3-氨基-2,2-二甲基-1-丙醇、1-氨基-2-甲基-2-丙醇、5-氨基-1-戊醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、2-(氨基乙氧基)乙醇、1,2-双(氨基乙氧基)乙烷等。
由于本发明的荧光体浆料中所用的胺化合物具有羟基及/或烷氧基,所以能够提高荧光体表面和粘合剂树脂的亲和性。具有烷氧基的胺化合物与只具有羟基的胺化合物相比,沸点易降低,烧成时的胺化合物易烧尽(burn-out),因此优选。作为烷氧基,可以举出甲氧基、乙氧基、丁氧基、丙氧基等,但从为低分子量、亲和性提高的效果大、荧光体浆料的烧尽性优良等观点考虑,优选甲氧基、乙氧基。
本发明荧光体浆料中使用的胺化合物优选伯胺或仲胺。通过使用伯胺或仲胺化合物,与叔胺相比,使用较少的添加量即可容易地产生分散稳定化效果。虽然其机制尚不明确,但可推断与伯胺或仲胺化合物的碱性比叔胺高有关。伯胺或仲胺中总体来讲优选伯胺,作为上述化合物,可以举出2-甲氧基-2-甲基-1-丙胺、3-氨基-2,2-二甲基-1-丙醇、1-氨基-2-甲基-2-丙醇、5-氨基-1-戊醇、3-氨基-1-戊醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基乙醇、2-甲氧基乙胺、2-乙氧基乙胺、2-(氨基乙氧基)乙醇等。
本发明的荧光体浆料中使用的胺化合物的分子量为300以下,优选为200以下,更优选为100以下。分子量大于300时,由于每单位重量的胺基含量小,所以具有下述倾向,即难于产生胺化合物所致的分散稳定化效果、烧尽性变差、成为烧成后荧光体层的亮度劣化、色度变化的原因等。胺化合物的分子量的下限没有特殊的限定,但由于如下所述的沸点降低、在浆料制造工序中易于挥散,所以优选为60以上。分子量可以使用TOF-MASS(飞行时间型质量分析装置)等进行评价。作为分子量为60以上100以下的胺化合物的具体例,可以举出1-氨基-2-甲基-2-丙醇、3-(甲基氨基)-1-丙醇、吗啉、2-(甲基氨基)乙醇、2-(乙基氨基)-乙醇、N-(2-甲氧基乙基)甲胺、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基乙醇、2-甲氧 基乙胺、2-乙氧基乙胺等。
骨架中的碳链与杂环、脂肪环相比,优选直链或支链的烷基链、环氧烷链。作为碳原子数,优选为2~10,更优选为2~5。碳原子数大于10时,由于烧尽性变差,所以可以使用环氧乙烷链或环氧丙烷链等环氧烷链。特别是碳原子数较小,约为2~5时,即使不导入环氧烷链也能较容易地得到良好的烧尽性,故而更为优选。作为碳原子数为2~5的胺化合物的具体例,可以举出N-(2-甲氧基乙基)-1-丁胺、N-(2-甲氧基乙基)-1-丙胺、3-(甲基氨基)-1-丙醇、2-乙氧基-N-乙基-乙胺、N-乙基-2-甲氧基-乙胺、N-(2-乙氧基乙基)-1-丁胺、2,2’-亚氨基双-乙醇、2-(甲基氨基)乙醇、2-(乙基氨基)乙醇、N-(2-甲氧基乙基)甲基胺、二乙醇胺、双(2-甲氧基乙基)胺、双(2-乙氧基乙基)胺、2-甲氧基-2-甲基-1-丙胺、3-氨基-2,2-二甲基-1-丙醇、5-氨基-1-戊醇、2-(氨基乙氧基)乙醇、1-氨基-2-甲基-2-丙醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基乙醇、2-甲氧基乙基胺、2-乙氧基乙基胺等。
本发明的荧光体浆料中使用的胺化合物的沸点优选为80~350℃,更优选为100~200℃,沸点高于350℃时,具有烧成时的烧尽性变差、易发生亮度降低或色度变化(黄色化)的倾向。另一方面,沸点低于80℃时,在制造荧光体浆料时或干燥荧光体浆料膜时,具有易产成臭气、浆料的引火性升高等浆料处理变得困难的倾向。此外,沸点低于200℃时,在下述的干燥工序中胺化合物易于挥散,烧成中胺化合物难于烧焦,不易引起荧光体的亮度降低或色度变化等,故而优选。作为沸点为100~200℃的胺化合物的具体例,可以举出4,4-二甲基噁唑烷、N-(2-甲氧基乙基)-1-丙胺、2-乙氧基-N-乙基-乙胺、N-乙基-2-甲氧基-乙胺、2-(甲基氨基)乙醇、2-(乙基氨基)乙醇、N-(2-甲氧基乙基)-1-丁胺、3-(甲基氨基)-1-丙醇、N-(2-乙氧基乙基)-1-丁胺、N-乙基氨基甲酸甲酯、3-甲氧基哌啶、丁基氨基甲酸甲酯、氨基甲酸、吗啉、2-甲氧基- 2-甲基-1-丙胺、1-氨基-2-甲基-2-丙醇、2-乙氧基乙胺、2-甲氧基乙胺、3-氨基-2,2-二甲基-1-丙醇、3-氨基-1-丙醇、1-氨基-2-丙醇、2-氨基乙醇等。
除上述优选特征之外,从烧成时的烧尽性、粘度稳定化效果的大小、处理容易性方面来看,特别优选2-甲氧基乙胺、2-(甲基氨基)乙醇、2-(2-氨基乙氧基)乙醇。
本发明的荧光体浆料中使用的胺化合物的配合量优选在荧光体浆料中为0.2~5重量%,较优选为0.2~2重量%,更优选为0.5~1重量%。配合量低于0.2重量%时,具有难于产生分散稳定化效果的倾向。另外,随着含量的增加,分散稳定效果提高,在一定的水平下饱和,配合量大于5重量%时,烧成工序中胺化合物未烧尽而残留,具有易发生烧成后荧光体膜亮度劣化、色度变化等倾向。
另外,通过荧光体浆料中的荧光体粉末和粘合剂树脂的组合,有时发生酸碱反应等反应,凝胶化,浆料的粘度稳定性降低。由于上述胺化合物为碱性,能够调整荧光体浆料中的pH,所以即使为例如在酸性条件下反应的荧光体粉末和粘合剂树脂的组合,也能够抑制不必要的反应。因此,能够抑制由荧光体粉末和粘合剂树脂的反应引起的粘度上升。
作为本发明中使用的荧光体粉末,例如,红色可以举出Y2O3:Eu、YVO4:Eu、(Y,Gd)BO3:Eu、Y2O3S:Eu、γ-Zn3(PO4)2:Mn、(Zn,Cd)S:Ag+In2O3、Y(P,V)O4:Eu等。绿色可以举出Zn2GeO2:Mn、BaAl12O19:Mn、Zn2SiO4:Mn、LaPO4:Tb、ZnS:Cu,Al、ZnS:Au,Cu,Al、(Zn,Cd)S:Cu,Al、Zn2SiO4:Mn,As、Y3Al5O12:Ce、CeMgAl11O19:Tb、Gd2O2S:Tb、Y3Al5O12:Tb、ZnO:Zn、(Y,Gd)BO3:Tb、(Ba,Sr,Mg)O·aAl2O3Mn等。青色可以举出Sr5(PO4)3Cl:Eu、BaMgAl14O23:Eu、BaMgAl16O27:Eu、BaMg2Al14O24:Eu、CaMgSi2O6:Eu、Y2SiO3:Ce、BaMgAl10O17:Eu等。
另外,也可以使用用选自铥(Tm)、铽(Tb)及铕(Eu)中的至少一种元素取代选自钇(Y)、钆(Gd)及镥(Lu)中的至少一种 母体构成稀土类元素的钽酸稀土类荧光体。优选钽酸稀土类荧光体为组成式Y1-XEuXTaO4(式中、X约为0.005~0.1)表示的铕活化的钽酸钇荧光体。红色荧光体优选使用铕活化的钽酸钇,绿色荧光体优选使用钽酸稀土类荧光体为组成式Y1-XTbXTaO4(式中、X约为0.001~0.2)表示的铽活化的钽酸钇。另外,青色荧光体优选使用钽酸稀土类荧光体为Y1-XTmXTaO4(式中、X约为0.001~0.2)表示的铥活化的钽酸钇。
本发明的荧光体浆料中使用的荧光体粉末优选粒径为0.2~5μm的荧光体粉末,更优选为1~3μm。粒径大于5μm时,具有浆料制造后放置时荧光体粉末易沉降,因组成的疏密导致易产生涂布不均或亮度不均等的倾向,另外,粉末过细时,具有荧光体粉末易发生凝集、由于表面活性化而易与粘合剂等其他成分发生化学反应等的倾向。粒径评价如下进行:粉末状态时,采用激光衍射式的粒度分布计(例如,日机装株式会社制“Microtrac MT3300”)进行评价。涂膜或烧成后膜的状态通过透射型电子显微镜(例如,日本电子株式会社制“JEM-4000EX”)观察进行评价。在透射型电子显微镜观察图像中,荧光体粉末和有机成分可以根据对比度的不同进行识别。因此,例如可以通过对膜的截面面积约为10μm×50μm的透射型电子显微镜观察图像进行图像解析加以评价。
本发明的荧光体浆料中使用的荧光体粉末的比表面积优选为200~1200m2/kg,更优选为300~1000m2/kg。通过使比表面积在此范围内,能够提高荧光体粉末向有机粘合剂树脂和有机溶剂中的分散性,得到涂布性优异的荧光体浆料。另外,由于通过分散性提高可以形成致密的荧光体层,所以能够提高发光效率获得高寿命。比表面积小于200m2/kg时,具有难以均匀且平滑地形成所期望厚度的荧光体层、浆料制造后放置时荧光体粉末易沉降、因组成疏密导致易发生涂布不均或亮度不均等倾向。另一方面,比表面积大于1200m2/kg时,具有粉末过细、荧光体粉末易发生凝集、因表面活性化而导致易与粘合剂等其他成分发生化学反应的倾向。需要说明的是,比表面积的测定一般 可使用Lea-Nurse法、亚筛粒度分析仪法、布赖恩(Blaine)法、恒压通气式比表面积测定装置等使用空气透射法的方法,或使粉末表面吸附已知大小的分子或离子,根据其量测定粉末的比表面积的吸附法。
荧光体粉末的配合量在荧光体浆料中优选为40~60重量%,更优选为40~55重量%。荧光体粉末的配合量低于40重量%时,为了获得所期望的膜厚,具有必要的湿膜厚增大、易产生膜厚不均的倾向。另外,特别是在条纹或格子状的隔板图形的沟中将荧光体形成图案时,由于湿膜厚比隔板高度大,荧光体浆料流入邻接的沟中,所以具有易发生混色或出现膜厚不均的倾向。另一方面,荧光体粉末的配合量高于60重量%时,具有荧光体浆料中的荧光体粉末易沉降,或浆料的粘度易发生变化,浆料的粘度易升高等倾向。并且,由于浆料中的粘合剂、溶剂成分的比例相对减少,所以存在涂布时易发生膜厚不均、烧成后荧光体膜的填充性显著降低、亮度易降低等倾向。
另外,为了使红色、青色、绿色各色荧光体粉末的带电性一致,抑制粘度变化等,可以用金属氧化物被覆荧光体粉末的表面。作为金属氧化物,可以举出氧化锌、氧化钇、氧化铝、氧化铋、氧化镁等。
粘合剂树脂优选在烧成时氧化或/及分解或/及气化,碳化物不残留在无机物中,具体而言,可以优选使用乙基纤维素、甲基纤维素、硝基纤维素、纤维素乙酸酯、纤维素丙酸酯、纤维素丁酸酯、羟基纤维素、甲基羟基纤维素等纤维素类树脂,(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基甲基酯、(甲基)丙烯酸2-羟基乙基酯、聚丙烯酸钠等聚合物或共聚物构成的丙烯酸树脂,聚乙烯醇缩丁醛、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇、聚乙烯、硅聚合物(例如聚甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷)、丁二烯/苯乙烯共聚物、聚苯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚酰胺、高分子量聚醚、环氧乙烷和环氧丙烷的共聚物、聚丙烯酰胺、聚-α-甲砜、聚丁烯等。上述粘合树脂中,从难于发生凝胶化反应等因添加胺化合物而导致的弊端方 面、或从能够形成烧成后粘合剂残留少的荧光体层方面来看,优选纤维素类树脂,具体而言优选甲基纤维素、乙基纤维素、羟基纤维素、甲基羟基纤维素。另外,使用丙烯酸树脂时,无论是否添加胺化合物,均存在难于发生粘度变化的倾向,与使用乙基纤维素树脂时相比,具有烧成时树脂聚合物的烧尽性劣化、难于获得涂布膜厚的均匀性等的倾向。
另外,纤维素类树脂中,优选使用甲苯/乙醇(混合比80/20)混合溶剂制成5重量%溶液时的溶液粘度为0.004~0.025Pa·s的纤维素类树脂。溶液粘度高于0.025Pa·s时,荧光体浆料整体的粘度增高,从涂布性方面来看并不优选。另一方面,溶液粘度低于0.004Pa·s时,为了获得作为荧光体浆料的适当的粘度,必需的粘合剂树脂的量增多,难于维持本发明中必要的荧光体粉末和粘合剂树脂的比率。粘度使用B型粘度剂(例如,Brookfield社制,“DV-III”)进行评价。
另外,粘合剂树脂的配合量优选在荧光体浆料中为5~20重量%,更优选为5~15重量%。粘合剂树脂的配合量低于5重量%时,不能保持上述荧光体粉末和粘合剂树脂的重量比,且不能保持本发明的荧光体浆料中必要的荧光体粉末比率,另外,高于20重量%时具有浆料的粘度变得过高的倾向。粘合剂树脂的配合量小时,烧尽性良好。
另外,一般情况下,通过添加酸化合物,有时也可获得分散稳定化效果。但是,使用酸化合物时,荧光体粉末表面的特性使得粘度易发生经时变化。例如,在荧光体粉末的表面露出碱性成分时,制作浆料时通过酸化合物可得到一定的分散稳定化效果,但将该浆料放置数天时,进行凝胶化,存在粘度与浆料刚刚制成后不同的情况。即使在上述情况下,通过含有本发明的胺化合物,也能抑制凝胶化等化学反应,确保粘度稳定性。作为酸化合物,具体而言可以举出脂肪酸、脂肪酸盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺基琥珀酸盐及萘磺酸、聚羧酸高分子等。通过使酸化合物具有与本发明的荧光体浆料中使用的胺化合物相同的碳原子数、相同的碳链种类,也能够获得烧尽性和分散稳定化效果。作为上述酸化合物的具体例,可以举出正庚酸、辛 酸、正壬酸、正癸酸、正十二酸、正庚酸羧酸钠、正癸酸羧酸钠、十二烷基硫酸钠、肉豆蔻基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、二丙基磺基琥珀酸钠、二丁基磺基琥珀酸钠、丙基萘磺酸钠、丁基萘磺酸钠,从烧尽性的观点考虑,优选正庚酸、辛酸、正庚酸羧酸钠等低分子量材料。
采用通过酸化合物促进凝胶化反应之类荧光体粉末和粘合剂树脂的组合时,酸化合物及胺化合物的组合及两者的添加量存在优选范围。本申请发明人经潜心研究结果发现,针对上述特别优选的胺化合物、N-甲氧基乙基胺、或2-(甲基氨基)乙醇、或2-(2-氨基乙氧基)乙醇,作为酸化合物选择脂肪酸类、脂肪酸盐类或聚羧酸高分子类材料,胺化合物的配合量多于酸化合物时,抑制凝胶化反应,同时与使用各个化合物时相比,能够长时间地确保粘度稳定性。
有机溶剂根据荧光体浆料中最终获得的粘度、或荧光体浆料涂布膜的干燥条件适当地选择,具体而言可以使用二乙二醇单丁基醚乙酸酯、乙二醇单丁基醚乙醇、二乙二醇单丁基醚、三甘醇单丁基醚、乙二醇单-2-乙基己基醚、二乙二醇单-2-乙基己基醚、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、2-乙基-1,3-己二醇、甲基乙基酮、二噁烷、丙酮、环己酮、环戊酮、异丁基醇、异丙基醇、萜品醇、苄基醇、四氢呋喃、γ-丁内酯、碳酸亚丙基酯、乳酸乙酯、N-甲基吡咯烷酮等或含有一种以上上述化合物的有机溶剂混合物。有机溶剂优选为所用粘合剂树脂的良溶剂。有机溶剂的选择主要考虑有机溶剂的挥发性和使用的粘合剂树脂的溶解性。如果有机溶剂对粘合剂树脂的溶解性低,即使固态成分比相同,也存在涂布液的粘度升高,涂布特性恶化的倾向。
另外,由于上述有机溶剂中具有羟基的有机溶剂与胺化合物中的羟基或烷氧基的亲和性大,更易呈现分散稳定效果,所以优选。并且,由于在干燥、烧成中有机溶剂挥散时易与胺化合物一同挥散,所以也可获得帮助胺化合物烧尽的效果。作为具有羟基的有机溶剂的具体例,可以举出醇类化合物,具体而言优选上述有机溶剂中的异丁醇、 异丙醇、萜品醇、苄基醇。
有机溶剂的配合量在荧光体浆料中优选为35~65重量%,更优选为40~60重量%。有机溶剂的配合量低于35重量%时,具有荧光体浆料的粘度过高,均化不良导致涂布面的平滑性不良的倾向。另一方面,有机溶剂的配合量大于65重量%时,分散粒子的沉降加快,产生荧光体浆料的组成难于稳定化,干燥时需要大量的能量和时间等问题。
本发明的荧光体浆料根据需要也可以进一步添加抗氧化剂、消泡剂、增稠剂、增塑剂(例如,邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、聚乙二醇等)等,上述有机成分的添加量优选在3重量%以下。上述成分在烧成时有时飞散残留,导致荧光体发光的色度变化或亮度劣化。
本发明的荧光体浆料中添加感光性单体、感光性寡聚物、感光性聚合物等感光性成分,或光聚合引发剂、增敏剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、阻聚剂等添加剂成分,也可以作为感光性的荧光体浆料使用。
本发明的荧光体浆料配合各种成分使其为规定的组成之后,通过3辊磨或混炼机等混炼·分散装置均匀地混合·分散进行制造。
本发明也涉及含有使用上述荧光体浆料涂布在基板上的工序的显示器制造方法。可以举出作为本发明的显示器的等离子体显示器的制造方法的一例。
首先,对等离子体显示器的前面板的制造方法进行阐述。作为基板,可以使用钠玻璃或等离子体显示器用耐热玻璃“PP8”(日本电气硝子社制)、“PD200”(旭硝子社制)。玻璃基板的大小没有特殊的限定,可以使用厚度为1~5mm的基板。
首先,在玻璃基板上溅射铟-锡氧化物(ITO),通过光刻法形成图案。然后,印刷黑色电极用黑色电极浆料。黑色电极浆料的主要成分为有机粘合剂、黑色颜料、导电性粉末和用于光刻法时的感光性成分。作为黑色颜料,优选使用金属氧化物。作为金属氧化物,有钛黑或、铜、铁、锰的氧化物或上述物质的复合氧化物、钴氧化物等,从与玻璃混合烧成时退色少的方面来看优选钴氧化物。作为导电性粉 末,可以举出金属粉末或金属氧化物粉末。作为金属粉末没有特殊的限制,可以使用作为电极材料通常使用的金、银、铜、镍等。此黑色电极由于电阻率较大,所以为了制造电阻率小的电极形成汇流电极,可以在黑电极浆料的印刷面上印刷导电性高的电极用浆料(例如,以银为主要成分的浆料)。然后,一次曝光/显影制作汇流电极图案。为了确实地确保导电性,可以在显影前再次印刷导电性高的电极浆料,再曝光后一次显影。形成汇流电极图案后进行烧成。之后,为了提高对比度,优选形成黑色条纹或黑色基质。烧成后的黑色电极浆料及烧成后的导电性浆料的膜厚分别优选在1~5μm的范围内。另外,烧成后的线宽优选为20~100μm。
然后,使用透明电介质浆料形成透明电介质层。透明电介质浆料中的主要成分为有机粘合剂、有机溶剂、玻璃,也可以添加适当的增塑剂等添加物。透明电介质层的形成方法没有特殊的限制,例如可以如下制造,即通过丝网印刷、棒涂法、辊涂法、金属模涂布法、刮刀涂布法、旋涂法等,在电极形成基板上全面涂布或部分涂布透明电介质浆料之后,采用通风烘箱、加热板、红外线干燥炉、真空干燥等任意方法进行干燥,形成厚膜。另外,也可以将透明电介质浆料制成生片,将其层叠在电极形成基板上。优选厚度为0.01~0.03mm。
然后,在烧成炉中进行烧成。烧成氛围或温度根据浆料或基板的种类而不同,可在空气中或氮气、氢气等氛围下进行烧成。作为烧成炉,可以使用分批式烧成炉或辊搬送式连续型烧成炉。烧成温度为所用树脂充分脱粘合剂的温度。通常,使用丙烯酸类树脂时在430~650℃下进行烧成。烧成温度过低时,树脂成分易残留,过高时玻璃基板发生变形而断裂。
进而,形成保护膜。作为保护膜优选使用MgO、MgGd2O4、BaGd2O4、Sr0.6Ca0.4Gd2O4、Ba0.6Sr0.4Gd2O4、SiO2、TiO2、Al2O3、上述低软化点玻璃中的至少一种,特别优选MgO。保护膜的制造方法可以使用电子束蒸镀或离子镀法等公知的技术。
接下来,说明等离子体显示器的后面板的制造方法。玻璃基板与 前面板相同,可以使用钠玻璃、“PD200”、“PP8”。玻璃基板上通过银或铝、铬、镍等金属,形成寻址用条纹状电极图案。作为形成方法,可以使用下述方法,即通过丝网印刷对以上述金属粉末和有机粘合剂为主要成分的金属浆料进行图案印刷的方法,或涂布使用感光性有机成分作为有机粘合剂的感光性金属浆料之后,采用光掩模进行图案曝光,通过显影工序溶解除去不要的部分,进而通常在350~600℃下加热·烧成形成电极图案的感光性浆料法。还可以使用蚀刻法,即在玻璃基板上蒸镀铬或铝之后涂布抗蚀剂,在对抗蚀剂进行图案曝光·显影后通过蚀刻除去不要的部分。并且,优选在寻址电极上设置电介质层。通过设置电介质层,能够提高放电稳定性、或抑制形成在电介质层上层的隔板的倒塌或剥落。另外,作为形成电介质层的方法,有对以玻璃粉末或高熔点玻璃粉末等无机成分和有机粘合剂为主要成分的电介质浆料进行丝网印刷、或采用狭缝金属模涂布法等进行全面印刷或涂布的方法等。
然后,对通过光刻法形成隔板的方法进行说明。隔板图案没有特殊的限制,但优选为格子状、瓦夫尔(Waffle)状等。首先,在形成有电介质的基板上涂布由本发明的感光性浆料构成的隔板浆料。涂布方法可以采用棒涂法、辊涂法、狭缝金属模涂布法、刮刀涂布法、丝网印刷等方法。涂布厚度取决于所期望的隔板的高度和浆料的烧成产生的收缩率。涂布厚度可以通过涂布次数、丝网的网眼、浆料的粘度等进行调整。本发明中,优选进行涂布使干燥后的涂布厚度为150μm以上。通过使厚度为150μm以上,可以得到充分的放电空间,扩大荧光体的涂布范围,提高等离子体显示器的亮度。
涂布的隔板浆料干燥后,进行曝光。曝光一般采用像常用的光刻法那样通过光掩模进行曝光的方法。另外,也可以不使用光掩模,采用用激光等直接描绘的方法。作为曝光装置,可以使用步进曝光机、接近式曝光机等。此时使用的活性光源,例如可以举出近紫外线、紫外线、电子射线、X射线、激光等。其中最优选紫外线,作为其光源,例如可以使用低压汞灯、高压汞灯、超高压汞灯、卤灯、杀菌灯等。 其中,优选超高压汞灯。曝光条件根据涂布厚度而不同,通常使用输出功率为1~100mW/cm2的超高压汞灯曝光0.01~30分钟。
曝光后,利用曝光部分和非曝光部分对显影液的溶解度差进行显影,通常采用浸渍法或旋涂法、刷涂法等。作为显影液可以使用能够溶解感光性浆料中的有机成分的有机溶剂,感光性浆料中存在具有羧基等酸性基团的化合物时,可以使用碱性水溶液进行显影。作为碱性水溶液可以使用氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾水溶液等,使用有机碱水溶液的方案在烧成时易除去碱性成分,故优选。
作为有机碱,可以使用一般的胺化合物。具体而言可以举出氢氧化四甲铵、氢氧化三甲基苄基铵、单乙醇胺、二乙醇胺等。
碱性水溶液的浓度通常为0.05~5质量%,较优选0.1~1质量%。碱浓度过低时难于除去可溶部分,碱浓度过高时可能会使图案剥落或腐蚀,故不优选。另外,从操作管理方面考虑优选在显影时的显影温度为20~50℃下进行。
另外,隔板可以由2层以上构成。通过为2层以上的结构体,能够在三维方向上扩大隔板形状的构成范围。例如为2层结构时,涂布第一层,曝光为条纹状后,涂布第二层,曝光成与第一层成垂直方向的条纹状,进行显影,由此可以形成具有参差不齐的井栏状结构的隔板。然后,在烧成炉中于520~620℃的温度下保持10~60分钟进行烧成,形成隔板。
在如上所述地形成的隔板上,形成上述荧光体浆料图案。荧光体浆料图案的形成方法没有特殊的限制,例如,可以举出丝网印刷法、从喷嘴中喷出荧光体浆料的方法、通过光刻法在感光性抗蚀剂或荧光体浆料上形成感光性图案的方法等,其中从喷嘴中喷出荧光体浆料的方法、丝网印刷法由于可简便、低成本地获得PDP,故优选。形成荧光体浆料图案后,进行干燥、烧成,在隔板的侧面和底部形成荧光体层。荧光体的厚度没有特殊的限制,在相邻隔板图案间的中心位置,以电介质层表面作为零时的厚度为10~30μm,较优选为15~25μm。为了脱溶剂或固化树脂成分(由不饱和双键成分的热聚合产生热交联 等)进行荧光体浆料的干燥,温度、时间根据溶剂的沸点或树脂成分的固化温度等进行设定,通常优选在温度为80~200℃、干燥时间为10~30分钟的条件下进行干燥。另外,主要为了除去粘合剂树脂或胺化合物等有机成分而进行烧成,根据有机成分的易挥散性或易燃烧性等有机成分特性、或荧光体粉末的耐热性等无机成分的特性进行设定,通常优选在温度为400~550℃,时间为10~30分钟的条件下进行烧成。干燥、烧成均可以多段升温模式进行。特别是烧成温度为多段式时,易于避免有机成分在荧光体表面烧焦、荧光体层的发光特性变化等问题。从确保荧光体层膜厚的均匀性等方面来看,优选干燥后不进行冷却而连续进行烧成。
然后,密封上述后面板和前面板后,边加热在2片基板间隔间形成的空间,边进行真空排气之后,封入由He、Ne、Xe等构成的放电气体后密封。从放电电压和亮度两方面来看,优选Xe为5~15体积%的Xe-Ne混合气体。为了增大紫外线的生成效率,可以进一步将Xe提高至30体积%左右。
最后,安装驱动电路,进行蚀刻,由此制造等离子体显示器。
[实施例]
接下来,给出本发明的实施例进行说明,但本发明并不限定于下述实施例,实施例中的浓度(%)为重量%。
实施例1~19
使用以下材料配制荧光体浆料。
(A)荧光体粉末
·(A-1)青色荧光体粉末:BaMgAl10O17:Eu(以下称为BAM),平均粒径为2.4μm
·(A-2)红色荧光体粉末:(Y,Gd)BO3:Eu(以下称为YGB),平均粒径为2.3μm
·(A-3)绿色荧光体粉末:Zn2SiO4:Mn(以下称为ZSM),平均粒径为2.5μm
·(A-4a)表面被覆有平均厚度为0.2μm的氧化锌层的ZSM
·(A-4b)表面被覆有平均厚度为0.2μm的氧化钇层的ZSM
需要说明的是,作为(A-4a)及(A-4b)中荧光体表面被覆金属氧化物的方法,在需要被覆的金属氧化物(氧化锌或氧化钇)的氯化物、硝酸盐等的水溶液中加入ZSM粉末,充分搅拌干燥后,在400℃~600℃下进行烧成而形成。被膜的厚度可以通过氯化物或硝酸盐的浓度进行调整。
(B)分散剂
具有氨基和羟基及/或烷氧基的胺化合物
·(B-1)2-(甲基氨基)乙醇,分子量:75,沸点156℃
·(B-2)2-甲氧基乙胺,分子量:88,沸点90℃
·(B-3)N-乙基-2-甲氧基-乙胺,分子量:103,沸点116℃
·(B-4)三乙醇胺,分子量:149,沸点335℃
·(B-5)三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺,分子量:323,沸点330℃
酸化合物
·(B-6)正庚酸,分子量:130,沸点223℃
无羟基或烷氧基的胺化合物
·(B-7)N-正丁基乙胺,分子量:101,沸点110℃
羧酸胺盐
·(B-8)醋酸铵,分子量:77,熔点112℃(沸点不明)
(C)粘合剂树脂
·(C-1)乙基纤维素树脂(乙氧基含有率50%)
(D)有机溶剂
·(D-1)萜品醇和乙二醇单丁基醚乙酸酯的重量比为30/70的混合溶液
将荧光体粉末、分散剂、粘合剂树脂、有机溶剂各成分按表1所示的比例混合,再用陶瓷制3辊磨进行混炼,得到荧光体浆料。所得的荧光体浆料的各成分及配合量如表1所示。
(E)感光性银浆料
使用以下组成的浆料
银粒子(平均粒径1.5μm,比表面积0.80m2/g):150重量份
由10质量%丙烯酸、50质量%甲基丙烯酸甲酯、40质量%甘油单丙烯酸酯构成的丙烯酸类共聚物树脂(酸值30mgKOH/g、羟基值410mgKOH/g,重均分子量12000):12重量份
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(日本化药株式会社制、“TPA330”,3官能团):6重量份
2-苄基-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1:3重量份
γ-丁内酯:18重量份
(F)电介质浆料
使用以下组成的浆料
玻璃化温度为475℃、软化点为515℃的铋类玻璃:40重量份
乙基纤维素树脂(乙氧基含有率50%):5重量份
萜品醇:40重量份
(G)感光性玻璃浆料
使用以下组成的浆料
玻璃化温度为491℃、软化点为528℃的玻璃粉末:24重量份
玻璃化温度为652℃的填充粉末:6重量份
由10质量%丙烯酸、50质量%甲基丙烯酸甲酯、40质量%甘油单丙烯酸酯构成的丙烯酸类共聚物树脂(酸值30mgKOH/g、羟基值410mgKOH/g,重均分子量12000):7重量份
三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(日本化药株式会社制、“TPA330”,3官能团):3重量份
2-苄基-二甲基氨基-1-(4-吗啉基苯基)-丁酮-1:1.5重量份
聚氨酯化合物UA-3348PE:(新中村化学制)1.5重量份
[表1]
接下来,通过以下的测定方法,评价实施例1~19中的粘度稳定性、膜厚精度,及荧光体的色度变化及荧光体的相对亮度。
1、粘度稳定性
分别在以下条件下测定浆料刚制成时的粘度(η0)和在温度为22~25℃密封下经20天后的粘度(η20),将以刚制成时的粘度为基准的粘度变化率D=(η20-η0)/η0×100(%)作为粘度稳定性的指标。
在粘度测定中,粘度计使用B型粘度计(Blookefield制、型号 DV-III),转子为SC4-14,容器为小量样品适配器(small adapter)(样品杯3cc)、测定温度25℃,滑动速度1.2[s-1],从开始测定到读出粘度值为止的时间为5分钟。需要说明的是,D越接近0越优选,只要-2%≤D≤8%则不存在实用上的问题,只要为0%≤D≤5%的范围,则粘度稳定性特别优异,即使放置20天也不会发生下述涂布性恶化,故而为良好。
2、膜厚精度
按照如下所示的方法制作后面板。
使用340×260×2.8mm大小的玻璃基板(旭硝子株式会社制“PD-200”)形成AC(交流)型等离子体显示器面板的后面板。在基板上,使用感光性银浆料(E)通过光刻法,形成节距140μm、线宽60μm、烧成后厚度为4μm的条纹状电极作为写入电极。通过丝网印刷法在基板上涂布电介质浆料(F)后,在550℃下烧成,形成厚度为10μm的电介质层。
进而,使用上述感光性玻璃浆料(G)采用光刻法在电介质层上形成图案后,在570℃下烧成15分钟,形成节距140μm、线宽20μm、高100μm的条纹状隔板图案。在如上所述形成的隔板上,于隔板图案间的沟中丝网印刷表1所示组成的荧光体浆料。荧光体浆料是在浆料制成后在温度22~25℃、密封条件下保存10天的浆料。丝网使用#200网眼、节距140μm、宽50μm的配有条纹状开口图案的丝网。进行印刷。之后,进行干燥(150℃、30分钟)、烧成(500℃,30分钟),在隔板的侧面及底部形成荧光体层。调整丝网印刷时的涂布速度,使烧成后的荧光体膜的平均膜厚为15±0.5μm。割断玻璃基板,暴露与玻璃基板垂直方向的截面,通过用扫描型电子显微镜(株式会社日立制作所制,S2400)观察截面,评价在隔板间沟的底部形成的荧光体膜厚(相邻隔板间的中央部的荧光体层厚度)。
进而,从同一后面板内随机选择20处测定荧光体膜厚,根据膜厚离散的幅度,如下所述地评价膜厚的精度。
A:20处的荧光体膜厚的最大值和最小值之差为0.8μm以下
B:20处的荧光体膜厚的最大值和最小值之差大于0.8μm且为1.2μm以下
C:20处的荧光体膜厚的最大值和最小值之差大于1.2μm且为1.5μm以下
D:20处的荧光体膜厚的最大值和最小值之差大于1.5μm
荧光体浆料中的荧光体粉末的分散性差时,膜厚精度变差。另外,荧光体粉末的配合量少时,用于在烧成后获得必要的膜厚的涂布膜厚(湿膜厚)变大,因此膜厚精度易变差。
为了使PDP具有均匀的显示特性,必须使最大值和最小值之差为1.2μm以下。
3、荧光体的色度变化、相对亮度
采用丝网印刷法在340×260×2.8mm大小的玻璃基板上(旭硝子株式会社制“PD-200”)在面积200mm×200mm内形成平均膜厚为15±0.5μm的荧光体浆料膜,之后进行干燥(150℃、30分钟)、烧成(500℃,30分钟),形成荧光体层。将所得带有荧光体的玻璃基板切割成面积为5cm×5cm,设置在真空室内,体系内设置为氮气氛围且将准分子灯(USHIO电机株式会社制、UER20H-146V)作为激发光源照射波长147nm的真空紫外线,使用分光光度计(大塚电子株式会社制,MCPD2000)及亮度仪(Minolta株式会社制LS-100)测定荧光体层发出的光的色度、亮度。氮气氛围通过用真空泵将真空室内减压至9Pa,之后在98.4kPa的压力下吹入氮气而实现。激发光照射是以与荧光体层的膜厚垂直方向倾斜15°的角度从荧光体膜的上侧向荧光体层进行照射。荧光体层的发光的色度、亮度,通过用分光光度计及亮度仪检测照射到荧光体层的膜面垂直上侧的发光,进行评价。另外,测定对象为未处理的荧光体粉末时,在刻有深1mm、面积为30mm 的沟的不锈钢制夹具中填充粉末,进行与上述相同的测定,评价色度、亮度。
通过将涂布、烧成的荧光体膜的色度、亮度与未处理的荧光体粉末相比较,评价浆料化处理、烧成对发光特性的影响。荧光体的色度 变化如下进行评价。
A:色度x、y与未处理的荧光体粉末的x、y相比的变化都在±0.020以内
B:色度x、y中的任一种与未处理的荧光体粉末的x、y相比的变化大于±0.020
另外,以未处理的荧光体粉末的亮度作为基准,评价烧成后的荧光体膜的相对亮度。如果相对亮度为95.0%以上,则浆料化处理对亮度的影响小,良好。
表2中分别列出粘度变化、色度变化、膜厚精度及相对亮度。
[表2]
比较例1
除使用N-正丁基乙胺(B-7)作为分散剂之外,采用与实施例3相同的方法配制荧光体浆料,通过与实施例1相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
比较例2
除分散剂和有机溶剂为表2所示的配合量之外,采用与比较例1相同的方法配制荧光体浆料,通过与实施例1相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
比较例3
不配合分散剂,配制表2所示配合量的荧光体浆料,通过与实施例1相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
比较例4
除使用三[2-(2-甲氧基乙氧基)乙基]胺(B-5)作为分散剂之外,采用与实施例4相同的方法配制荧光体浆料,通过与实施例1相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
比较例5
除使用醋酸铵(B-8)作为分散剂之外,采用与实施例1相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
比较例6
除使用醋酸铵(B-8)作为分散剂之外,采用与实施例5相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
比较例7
除使用三乙醇胺(B-4)作为分散剂之外,采用与实施例3相同的方法评价物性。荧光体浆料中的各成分的配合量及测定结果如表3及表4所示。
[表3]
[表4]
实施例1~5中,分散剂配合量为1.0重量份的实施例3及分散剂配合量为3.0重量份的实施例4的粘度变化小、涂布性也良好。实施例5由于添加量较大,所以荧光体的相对亮度一定程度地降低。分散剂的配合量为1.0重量份且改变分散剂的种类的实施例6、7中,实施例6得到与实施例1相差不大的结果,实施例7由于使用分子量大的分散剂,所以粘度变化率增大并且荧光体的相对亮度降低。
实施例8~13为成分种类相同、荧光体粉末的配合量不同的荧光体 浆料,其中,实施例9及实施例13的配合比率的浆料不发生荧光体粉末沉降,烧成时的烧尽也良好,并且粘度变化小,在涂布性的方面也可得到良好的结果。
实施例14及实施例15中,作为分散剂不仅含有2-(甲基氨基)乙醇(B-1)而且含有正庚酸(B-6)。如上所示,通过在荧光体浆料中共存酸,能够使粘度稳定性及膜厚精度优良化。
对于实施例1~15,使用青色荧光体粉末(Ba,Eu)MgAl10O17(A-1)配制荧光体浆料,使用红色荧光体粉末(实施例16)及绿色荧光体粉末(实施例19)时,及使用荧光体粉末表面被覆有平均厚度为0.2μm的氧化锌层的ZSM、被覆有平均厚度为0.2μm的氧化钇层的ZSM的实施例17、18时,可以获得分散稳定性及涂布稳定性。特别是使用被覆氧化锌层、氧化钇层的粉末时,抑制粘度变化的效果好。
另一方面,使用胺化合物不具有羟基或烷氧基的N-甲基乙基胺作为分散剂的比较例1、2及不合分散剂的比较例3的粘度稳定性及膜厚精度均比实施例差。
比较例4由于使用分子量为300以上的胺化合物,所以抑制粘度变化的效果差。另外,因烧成后残留于膜中而导致的荧光体的色度变化、亮度降低在允许的范围之外。
比较例5由于使用羧酸胺盐化合物,所以抑制粘度变化的效果差,膜厚精度也一定程度地降低。比较例6中,虽然由于增加羧酸胺盐化合物的添加量而获得了分散效果,但色度变化、亮度变化在允许的范围之外。
另外,比较例7由于使用作为叔胺的三乙醇胺,所以抑制粘度变化的效果不充分。
Claims (12)
1.一种荧光体浆料,其特征在于,所述荧光体浆料含有荧光体粉末、粘合剂树脂、具有羟基及/或烷氧基的分子量为300以下的伯胺、及有机溶剂。
2.如权利要求1所述的荧光体浆料,其中,所述胺化合物的沸点为80~350℃。
3.如权利要求1所述的荧光体浆料,其中,所述胺化合物在荧光体浆料中的配合量为0.2~5重量%。
4.如权利要求2所述的荧光体浆料,其中,所述胺化合物在荧光体浆料中的配合量为0.2~5重量%。
5.如权利要求1~4中任一项所述的荧光体浆料,其中,所述荧光体粉末在荧光体浆料中的配合量为40~60重量%,并且,所述粘合剂树脂在荧光体浆料中的配合量为5~20重量%。
6.如权利要求1~4中任一项所述的荧光体浆料,其中,所述有机溶剂具有羟基。
7.如权利要求5所述的荧光体浆料,其中,所述有机溶剂具有羟基。
8.如权利要求1~4中任一项所述的荧光体浆料,其中,还含有酸化合物。
9.如权利要求5所述的荧光体浆料,其中,还含有酸化合物。
10.如权利要求6所述的荧光体浆料,其中,还含有酸化合物。
11.如权利要求7所述的荧光体浆料,其中,还含有酸化合物。
12.一种显示器的制造方法,所述制造方法包括在基板上涂布权利要求1~11中任一项所述的荧光体浆料,进行烧成,由此形成荧光体层的工序。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110216 |
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