Leuchtschirm
Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtschirm mit einem mit dreiwertigem Europium aktivierten lumineszierenden Bestandteil.
In der letzten Zeit wurde in der Literatur der Anwendung und der Herstellung von mit dreiwertigem Europium aktivierten Leuchtstoffen grosse Aufmerksamkeit gewidmet. Durch den Einbau dreiwertigen Europiums in sehr verschiedene Kristallgitter werden nämlich Verbindungen erhalten, die rot aufleuchten und sich zur Anwendung in Eiektronenstrahlröhren oder in Kombination mit Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen eignen. Bei der letzteren Anwendung gibt das rote Lumineszenzlicht, das durch Anregung mit Ultraviolettstrahlung erhalten wird, die so sehr gewünschte Ergänzung im roten Teil des Spektrums der Hochdruck-Quecksilberdampf-Entladungslampen.
In Elektronenstrahlröhren können die mit Europium aktivierten rot aufleuchtenden Stoffe besonders gut verwendet werden, wenn es sich um Farbfernsehwiedergaberöhren handelt.
Bekannte Verbindungen für die oben erwähnten Anwendungen sind mit dreiwertigem Europium aktiviertes Yttriumvan adat, Gadoliniumoxyd und Yttriumoxyd.
Mit diesen Stoffen werden gute Ergebnisse erhalten, aber es werden auch eine Vergrösserung der Anzahl von Stoffen, die Verbesserung der Eigenschaften und die Vermeidung der Nachteile der bekannten Stoffe angestrebt. Auch ist es efforderiich, die Menge an seltenen Erdmetallen, insbesondere Europium, zu verringern, da diese Elemente sehr kostspielig sind.
Die Oxyde von Yttrium und Gadolinium haben die ungünstige Eigenschaft, dass sie in den Suspensionen, aus denen sie auf die Unterlage für einen Leuchtschirm aufgebracht werden, eine alkalische Reaktion herbeiführen. Dies ist insbesondere störend, wenn bei der Herstellung eines Leuchtschirmes ein photochemisch härtendes Bindemittel angewandt wird, wie dies z. B. bei der Herstellung von Schirmen für Farbfernsehröhren der Fall ist. Das Bindemittel enthält dabei nämlich oft Ammoniumbichromat, das bei dem photochemischen Härtungsvorgang eine wichtige Rolle spielt. Wenn die Suspension des Leuchtmaterials eine alkalische Reaktion aufweist, wird dieses Bichromat in ein Chromat umgewandelt, das beim Härtungsvorgang nicht den verlangten Effekt herbeiführt.
Eine andere ungünstige Eigenschaft des Yttriumvanadats ist die gelbe Grundfarbe. Bei Anwendung als rot lumineszierender Bestandteil in Farbfernsehwiedergabeschirmen ergibt sich dadurch ein Farbstich bei der Beobachtung des Bildes, wenn der Schirm von von aussen her auffallendem weissem Licht getroffen wird. Aus diesem weissen Licht wird die gelbe Strahlung stark reflektiert. Der Zuschauer beobachtet somit eine Farbe, die durch Mischung des roten Lumineszenzlichtes und des gelben reflektierten Lichtes erhalten ist, und bekommt den Eindruck von orangem Licht, was natürlich sehr störend ist.
Auch bei Anwendung in Kombination mit Hoch druck-Quecksilberdampf-Entladungslampen ist die gelbe Farbe der Stoffe störend, weil dadurch eine starke Absorption von blauer Strahlung stattfindet, was zu einer Verringerung der Lichtausbeute führt.
Der Leuchtschirm nach der Erfindung enthält einen mit dreiwertigem Europium aktivierten lumineszierenden Bestandteil und ist dadurch gekennzeichnet, dass dieser Bestandteil der Formel ,Me(2 ¯ X)EUs+++02S entspricht, in der Me mindestens eines der Elemente Yttrium, Gadolinium und Lanthan darstellt.
Vorzugsweise ist 0,01 < x < = 0,15, da dann sowohl bei Anregung mit Elektronen als auch bei Anregung mit Strahlung mit einer Wellenlänge von 365 nm, die im Emissionsspektrum einer Hochdruck-Quecksilberdampfentladung sehr stark ist, eine gute Lichtausbeute und eine tiefrote Strahlung mit einem Maximum bei etwa 627 nm erhalten werden. Die höchste Lichtausbeute wird bei 0,02 S x < = 0,08 erhalten.
Die Grundfarbe der vorliegenden lumineszierenden Oxysulfide ist weiss. Der oben erwähnte Farbstich bei Anwendung in Farbfernsehwiedergabeschirmen und die unerwünschte Absorption von blauer Strahlung bei Anwendung in Kombination mit Hochdruck-Quecksilbfer- dampf-Entladungslampen können somit nicht auftreten.
In Suspension führen die Oxysulfide keine alkalische Reaktion herbei, so dass die oben beschriebenen Nachteile einer derartigen Reaktion auch vermieden werden.
Ein Vorteil der vorliegenden rot lumineszierenden Oxysulfide gegenüber den früher häufig angewandten rot lumineszierenden, mit Silber aktivierten Zink-Kadmiumsulfiden ist die grössere Bleständigkeit gegen Oxydation.
Bei Anwendung in Kombination mit Hochdruck Quecksilberdampf-Entladungslampen ist die Tatsache sehr wichtig, dass die Lichtausbeute der rot lumineszierenden Oxysulfide bei Anregung mit Strahlung mit einer Wellenlänge von 365 nm etwa fünfmal grösser als die unter den gleichen Umständen gemessene Lichtausbeute von Yttriumvanadat ist.
Bei Anregung mit Elektronen beträgt der Energiewirkungsgrad etwa 6,5 /o.
Eine sehr besondere Eigenschaft der vorliegenden Oxysulfide besteht darin, dass bei Aktivierung mit einer geringen Europiummenge (0,0001 < x ¯ 0,01) die Farbe des ausgesandten Lichtes nicht rot, sondern warmweiss ist Ein derartiger Stoff lässt sich somit vorzüglich für Schwarz-Wteiss-Fernsehwiedergabeschirme verwenden. Man braucht dann nicht, wie es bisher üblich war, ein Gemisch von rot, blau und grün lumineszierenden Stoffen anzuwenden. Die warmweisse Lumineszenzfarbe entsteht dadurch, dass neben der roten Emissionsspitze bei kleineren Wellenlängen eine grosse Anzahl verhältnismässig starker Emissionsspitzen auftritt.
Da die rot lumineszierenden Oxysulfide eine geringere Menge an Europium enthalten als die für Yttriumoxyd übliche Menge und ausserdem das Molekulargewicht etwas grösser ist, sind die Oxysulfide billiger als das Yttriumoxyd.
Die Erfindung wird nunmehr anhand zweier Her stellungsbeispiele von Yttrium-Oxysulfid näher erläutert.
Gadolinium- oder Lanthan-Oxysulfid oder gemischte Sulfide von zwei odler mehreren der Elemente Yttnum, Lanthan oder Gadolinium können auf entsprechende Weise hergestellt werden.
Beispiel I
Man erhitzt 1 g mol der Verbindung Y1oSoEUon10+++ 3 während zwei Stunden in einer Strömung feuchten Schwefelwasserstoffs auf 600 C. Das entstandene Reaktionsprodukt wird dann während zweier Stunden in einer Stickstoffatmosphäre auf 1200 bis 1300 OC erhitzt.
Dabei wird ein weisses Produkt erhalten, das rot aufleuchtet und das, nachdem es gegebenenfalls gemahlen worden ist, auf eine Unterlage für einen Leuchtschirm aufgebracht werden kann.
Beispiel II
1,2 Teile Y1,Eu0,1+++S8 und 2 Teile Yl gEuo 1+++ 3 werden gemischt, und dieses Gemisch wird während zweier Stunden auf einer Temperatur von 1300 OC in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Es ergibt sich ein weisses Reaktionsprodukt, das nach Mahlen auf eine Unterlage für einen Leuchtschirm aufgebracht werden kann.
Die Herstellung des Leuchtschirms mit den Stoffen nach den oben erwähnten Beispielen erfolgt auf an sich bekannte Weise.