CN1420154A - 荧光体及使用荧光体的成像器件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种绿色荧光体，其包括在用Tb活化的母体材料Y2－2xSiO5中的化学计量比超过常量的SiO2组分。上述荧光体的组成用下面的化学式表示：{(Y1－y－zMyGdz)1－xTbx}2(Si1－bGebO2)1+aO3;其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。用本发明的方法能够得到适用于高质量图像显示器和生成高质量图像的成像器件的荧光体，该荧光体发射光线的亮度更高，亮度衰减更小。

Description

荧光体及使用荧光体的成像器件
技术领域
本发明涉及荧光体和使用荧光体的成像器件如投影型阴极射线管和显示板。更具体地说，本发明涉及绿色荧光体，这种荧光体能够发出高亮度的光，这种光的亮度衰减很小，该荧光体适用于使用荧光体的图像显示器和成像器件如投影型阴极射线管和图像显示板。
发明背景
近年来，为了满足更高性能的要求，用阴极射线管显示彩色图像的成像器件向更高分辨率和更高亮度发展。本申请所述的成像器件是以用电子束或紫外线照射来激发荧光体的方式使图像数据通过光发射成像的；即，使用低能电子束的阴极射线管(特别是投影型阴极射线管)、显示板，如场致发光显示器(FED)和等离子体显示板(PDP)。成像器件包括将图像数据输入用于驱动上述任何管或板的驱动器、图像数据处理线路等成像的系统。
通过下述方法能够使这些成像器件达到更高的分辨率和亮度：减小电子束等的激发点的直径、提高扫描速率和提高激发强度。但是，这些方法具有下述缺点：成像器件中使用的荧光体的亮度饱和、亮度衰减及由于余辉形成的非常大的余像都使图像质量下降，这是一个问题。同时要求更好的色彩再现性能。因此，荧光体必须满足亮度饱和、衰减、余辉及彩色增强性能的要求。
下面用投影型阴极射线管(下面称为投影管)作为一般的成像器件的例子说明这些问题。对于阴极射线管，通过调节激发电子束的电流控制发光强度。因此，要求荧光体的亮度随电流正比线性增加。但是，当激发强度很高时，通常会产生亮度饱和，即，亮度偏离该线性关系。当用高激发强度显示图像时，荧光体材料受损。结果，在连续使用投影管的过程中亮度减弱，发出的色彩衰减。
投影管是用在投影型显示器中的阴极射线管，并将阴极射线管产生的图像通过光学系统放大几十倍投影到屏幕上。因此，激发时使用的电流是直接观察阴极射线管产生的非放大性图像使用的电流的10-100倍。
因此，对用于投影管的荧光体的要求是不能达到亮度饱和，特别是在投影管载有大量电流时，并且在投影管载有大量电流时荧光体很少衰减。在用于发出三种基本色彩R(红色)、G(绿色)和B(蓝色)的荧光体中，特别是能够产生70％的白光亮度的绿色荧光体中，上述对荧光体性能的改进很重要。
目前已用各种材料作为用于阴极射线管的绿色荧光体。例如，用化学式Y2SiO5∶Tb的荧光体组合物是公知的。这种荧光体组合物的特点是当用大密度电流激发时很少达到亮度饱和，并且在实际中常用作荧光体。但是，这种荧光体组合物的问题是色度降低，由于电子束的照射而发射颜色的效率和亮度随持续照射而衰减。另一个问题是其产生的光亮度不足。
为了解决这些问题，有人尝试用Sc置换一部分该组合物来提高亮度，这种方法公开在如日本审定公开专利Sho 61-21505和Hei 6-62939中。
另外，如日本特许公开Hei 2-289679中所公开的那样，尝试用Gd、Tm、Sm和Eu中的任何一种置换一部分该组合物来提高亮度，抑制亮度衰减。
另外，如上述日本审定公开专利Sho 61-21505所公开的那样，尝试用Mu置换一部分该组合物来提高亮度。
另外，如日本审定公开专利Hei 6-60354中所公开的那样，尝试用Dy或Pr置换一部分该组合物来提高亮度。
即使是这些改进的荧光体，也不能充分满足近来载有大量电流以产生更高分辨率的阴极射线管的要求，亮度的衰减仍然是一个问题。目前一直需要提高亮度。
亮度衰减在很大程度上被认为是上述传统荧光体组成Y2SiO5∶Tb的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种能发射亮度很少衰减的高亮度光线的荧光体，并提供一种使用该荧光体的能产生高质量图像的成像器件。
通过合成具有下述化学组成的荧光体可以达到上述目的。
一方面，本发明提供一种绿色荧光体，其组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1(其中，0＜y+z≤1)，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素(稀土元素)。
现有技术合成的绿色荧光体是用Gd、Sc、Yb、Eu、Sm、Tm、Mn、Dy、Pr等置换用Tbx活化的母体材料Y2-2xSiO5中的一部分Y组分得到的。
相反，本发明的第一种荧光体是组成包括化学计量比过量的SiO2(0＜a≤1)的绿色荧光体，其中的Y用Gd置换，其基本组成用下面的化学式表示：
{(Y1-zGdz)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3
本发明的第二种荧光体是组成包括化学计量比过量的SiO2(0＜a≤1)的绿色荧光体，其中的Y用至少一种下述元素替换：Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd(稀土元素)，其基本组成用下面的化学式表示：
{(Y1-yMy)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3
本发明的第三种荧光体是组成包括化学计量比过量的SiO2(0＜a≤1)的绿色荧光体，其中的Y用Gd和至少一种下述元素替换：Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd，其基本组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3
本发明的第四种荧光体是衍生自上述三种荧光体组成的绿色荧光体，其中，部分或全部的Si被Ge替换，其基本组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
本发明制备的荧光体比现有技术制备的荧光体发出的光更亮，亮度衰减更少。
对于根据上述日本特许公开Hei 2-289679(以此作为现有技术的一个例子)制备的荧光体，得到的数据显示：在z约等于0.2时，其发射的光亮度达到最大值，其中的z是Gd置换量。在Gd浓度较低时(0≤z≤0.1)，本发明的荧光体发射的光亮度就能达到最大值。这是因为在本发明合成荧光体的方法中，较低的Gd置换量就能有效地产生高亮度光。
本发明合成荧光体的方法包括在不使用助熔剂的条件下在高温下发生反应，这将在下面的优选实施方案部分详述，包含Gd的Y氧化物用作荧光体组成材料。这种方法能够提高本发明的效果。
对于根据上述日本审定公开专利Sho 61-21505和Hei 6-60354(也以此作为现有技术的例子)所述，用Mn、Dy或Pr置换部分Si得到的荧光体，它们开始发射的光亮度得到了改进，但是当它们持续发光时，亮度有很大的降低。相反，本发明得到的荧光体的亮度衰减性能也得到了改进。
本发明得到的荧光体的形式没有限制；它们可以是单晶体或多晶体。它们可以任何形式得到，如烧结固体或粉末。但是，在阴极射线管等中，常用高温反应得到的粉末通过电子激发发光。本中请中使用颗粒直径为1μm-20μm的粉末。
本发明的另一方面是将本发明的荧光体与另一种不同组成的荧光体混和，形成荧光体混合物。具体来说，它与至少一种选自Y3(Al，Ga)5O12∶Tb、Zn2SiO4∶Mn、LaOCl∶Tb和InBO3∶Tb的荧光体混和。得到的荧光体混合物能够发射更亮的光，或者能够产生更好的色彩再现性能。
本发明制备的荧光体的实际用途是将包括本发明的荧光体的荧光层应用于成像器件，本发明能使成像器件生成质量好的图像。对此用投影型显示器作为例子进行解释。投影型显示器由分别用于离散的R、B和G三种色彩的投影管组成。作为沉积在绿色投影管的面板上的荧光体，适合使用本发明的单型荧光体或上述包括任何类型的本发明的荧光体的绿色荧光体混合物。因此，可以制成具有更长寿命的成像器件。
本发明制备的荧光体还可以用在用于直接观察显示器的阴极射线管(下面称为直接观察管)中。作为即将应用在面板上的三种色彩的荧光体中的绿色荧光体，适合使用本发明的单型荧光体或上述任何类型的本发明的荧光体和另一种绿色荧光体的混合物。因此，可以制成能发射理想的绿光、具有更长寿命、更短余辉和图像质量好的成像器件。
还可以将包括本发明的荧光体的荧光层应用于使用低能电子束的成像器件，如场致发光显示器(简称FED)。因此，可以制成具有更长寿命的成像器件。
本发明制备的荧光体具有优异的性能，特别是大电流激发的亮度衰减性能和亮度饱和性能。因此，它们非常适用于投影管和FED。
另外，可以将包括本发明的荧光体的荧光层应用于通过紫外线照射激发荧光体使其发光的成像器件，如等离子体显示板(PDP)。因此，可以制成具有更长寿命的成像器件。
附图简述
图1示出在根据本发明的第一个实施方案制备的荧光体中的过量的SiO2浓度(a)与亮度维持系数的关系的特性曲线。
图2示出在根据本发明的第一个实施方案制备的荧光体中的过量的SiO2浓度(a)与相对亮度的关系的特性曲线。
图3示出在根据本发明的第一个实施方案制备的荧光体中的Gd浓度(x)与亮度维持系数的关系的特性曲线。
图4示出在根据本发明的第一个实施方案制备的荧光体中的Gd浓度(x)与相对亮度的关系的特性曲线。
图5示出在根据本发明的第二个实施方案制备的荧光体中的Sc浓度(y)与亮度维持系数的关系的特性曲线。
图6示出在根据本发明的第二个实施方案制备的荧光体中的Sc浓度(y)与相对亮度的关系的特性曲线。
图7是根据本发明的另一个实施方案的阴极射线管的示意性剖视图。
图8是表示根据本发明的另一个实施方案的投影型电视成像器件结构的示意图。
图9是描绘根据本发明的另一个实施方案的等离子体显示板的结构的示意图。
图10示出根据本发明的另一个实施方案的等离子体显示板的结构。
图11是描绘根据本发明的另一个实施方案的场致发光显示器结构的图。
优选实施方案的描述
现在用附图详细说明本发明的优选实施方案。<实施方案1>
我们用下述方法制备本发明的荧光体并评价其性能。(1)荧光体的制备方法
作为原料，使用(Y，Tb)2O3、SiO2和Gd氧化物，也可以使用(Y，Tb，Gd)2O3和SiO2。将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1550℃的还原气氛中烧2小时。将烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-zGdz)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3表示，其中，可以通过在0.03≤x≤0.15内改变x值、在0≤z≤1内改变z值和在0≤a≤1内改变a值改变其组成。因此，可以制备各种组分占不同比例的荧光体样品。
为了与本发明的荧光体样品对比，还要制备传统的荧光体样品，其中，x＝0.07、z＝0和a＝0。在传统的实际应用的荧光体中，一般x约等于0.07。(2)发光性能的评价方法
为了测定使用上述荧光体样品的阴极射线管的发光性能，将得到的荧光体样品沉积在铜基体上，得到重约5mg/cm2的荧光层。将该荧光层置于7×10-6Pa或更高的真空中用电子束照射，电子束的电流密度在0.1-1250μA/cm2范围内变动。测定亮度和亮度衰减。
用由Si制成的光敏晶体管在距层面20cm处测定亮度。
用加速衰减试验评价亮度衰减。即，将荧光体样品的温度升到20℃，用是平常实际应用的电流密度的几十倍的电流密度(1250μA/cm2)的电子束照射荧光层30分钟。停止照射，将荧光体样品移开30分钟后使其冷却至原来的温度，测定其发射的光线亮度。测出衰减后的亮度与初始亮度的比，将其定义为亮度维持系数，作为评价亮度衰减的一个标准。亮度维持系数越高，表示测试的荧光体亮度衰减越小。
图1至图4示出亮度维持系数和亮度(相对亮度)的测试结果。
图1示出本发明的荧光体样品在进行加速衰减试验后用上述方法测定的亮度维持系数随SiO2的过量值a的变化关系，其中，x＝0.07，z＝0.05，SiO2的过量值a在0-1范围内变化。图1是a≤0.5的图。同样对传统荧光体样品的同一系数作图(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。从图1可清楚地看出：在0＜a≤0.4时，本发明的荧光体样品的亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度维持系数高。特别是当a约等于0.13时，图1显示本发明的荧光体样品的亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度维持系数增加约8％。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，z在0≤z≤1内变化，当a值进行同样变化时能够得到与实施方案1的图1同样的结果。
图2示出本发明的荧光体样品发射光线的相对亮度随a值的变化关系，其中，a在0-1范围内进行同样变化。其中，传统荧光体样品的亮度假定为100(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。图2是a＝0.5或更小的图。从图2可清楚地看出：在0＜a≤0.4时，本发明的荧光体样品的亮度比传统荧光体样品的亮度高。特别是当a约等于0.13时，图2显示本发明的荧光体样品的亮度比传统荧光体样品的亮度增加约10％。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，z在0≤z≤1内变化，当a值进行同样变化时能够得到与实施方案1的图2同样的结果。
图3示出本发明的荧光体样品在进行加速衰减试验后用上述方法测定的亮度维持系数随z值的变化关系，其中，x＝0.07，a＝0.05，z在0-1范围内变化。图3是z≤0.15的图。同样对传统荧光体样品的同一系数作图(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。从图3可清楚地看出：在0＜z≤0.12时，本发明的荧光体样品的亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度维持系数高。特别是当z约等于0.05时，图3显示本发明的荧光体样品的亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度维持系数增加约8％。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0≤a≤1内变化，当z值进行同样变化时能够得到与实施方案1的图3同样的结果。
图4示出用电流密度为10μA/cm2的电子束激发本发明的荧光体样品时，发射光线的相对亮度随z值的变化关系，其中，z在0-1范围内进行同样变化。其中，传统荧光体样品的亮度假定为100(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。图4是z≤0.15的图。从图4可清楚地看出：在0＜z≤0.1时，本发明的荧光体样品的亮度比传统荧光体样品的亮度高。特别是当z约等于0.05时，图4显示本发明的荧光体样品的亮度比传统荧光体样品的亮度增加约10％。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0≤a≤1内变化，当z值进行同样变化时能够得到与实施方案1的图4同样的结果。
用电流密度为10μA/cm2的电子束激发本发明的荧光体样品，测定发射光线的亮度随x值的变化关系，其中，z＝0.05，a＝0.05，x在0-0.5范围内变化，并将其与传统荧光体样品的亮度对比(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。在0.5＜x≤0.15时，本发明的荧光体样品的亮度比传统荧光体样品的亮度高。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中a在0≤a≤1内变化，z在0≤z≤1内变化，当x值进行同样变化时能够得到与上述实施方案1同样的结果。
如上所述，通过用Gd置换荧光体组分、同时加入更多化学计量比的SiO2的合成方法，本发明能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。<实施方案2>
根据本发明，我们用下述方法制备具有另一种组成的荧光体并评价其性能。
作为原料，使用(Y，Tb)2O3、SiO2和Gd氧化物，也可以使用(Y，Tb，Sc)2O3和SiO2。将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1550℃的还原气氛中烧2小时。将燃烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-yScy)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3表示，其中，可以通过在0.03≤x≤0.15内改变x值、在0＜y≤1内改变y值和在0＜a≤1内改变a值改变其组成。因此，制备各种组分占不同比例的荧光体样品。为了与本发明的荧光体样品对比，还要制备传统的荧光体样品，其中，x＝0.07、z＝0和a＝0。在传统的实际应用的荧光体中，一般x约等于0.07。
用实施方案1中所述的方法测定这样合成的荧光体样品的亮度和亮度维持系数。
图5示出本发明的荧光体样品在进行加速衰减试验后用上述方法测定的亮度维持系数随y值的变化关系，其中，x＝0.07，a＝0.05，y在0-0.15范围内变化。同样对传统荧光体样品的同一系数作图(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。从图5可清楚地看出：在0＜y≤0.07时，本发明的荧光体样品的亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度维持系数高。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0＜a≤1内变化，当y值进行同样变化时能够得到与实施方案2的图5同样的结果。
图6示出用电流密度为10μA/cm2的电子束激发本发明的荧光体样品时，发射光线的相对亮度随y值的变化关系，其中，y在0-0.15范围内进行同样变化。其中，传统荧光体样品的亮度假定为100(对于传统样品，假定x＝0.07，a＝0，z＝0)。从图6可清楚地看出：在0＜y≤0.05时，本发明的荧光体样品的亮度比传统荧光体样品的亮度高。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0＜a≤1内变化，当y值进行同样变化时能够得到与实施方案2的图6同样的结果。
如上所述，通过用Sc置换荧光体组分、同时加入更多化学计量比的SiO2的合成方法，本发明能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。<实施方案3>
根据本发明，我们用下述方法制备具有另一种组成的荧光体并评价其性能。
与实施方案2中使用Sc不同，该实施方案用每一种元素In、La、Lu、Yb和Ce置换荧光体组分。即，用(Y，Tb)2O3、SiO2和至少一种选自In、La、Lu、Yb和Ce的稀土元素的氧化物作为原料。
也可以用(Y，Tb，M)2O3和SiO2作为原料，其中，M是至少一种选自In、La、Lu、Yb和Ce的稀土元素。
将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1600℃下烧2小时。将燃烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-yMy)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3表示，其中，可以通过在0.03≤x≤0.15内改变x值、在0＜y≤0.15内改变y值和在0＜a≤1内改变a值改变其组成。因此，制备各种组分占不同比例的荧光体样品。
为了与本发明的荧光体样品对比，还要制备传统的荧光体样品，其中，x＝0.07、z＝0和a＝0。在传统的实际应用的荧光体中，一般x约等于0.07。
用实施方案1中所述的方法测定这样合成的荧光体样品的亮度和亮度维持系数。测试结果显示：在0＜y≤0.1时，本发明的荧光体样品的亮度和亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度和亮度维持系数高。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0＜a≤1内变化，结果显示：当y值进行同样变化时能够得到与上述实施方案3同样的结果。
如上所述，通过用任何一种元素In、La、Lu、Yb和Ce置换荧光体组分，同时加入更多化学计量比的SiO2的合成方法，本发明能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。
另外，还可以用两种或多种上述元素同时置换荧光体组分，这样的合成方法能够产生同样的效果。<实施方案4>
根据本发明，我们用下述方法制备具有另一种组成的荧光体并评价其性能。
与实施方案2中使用Sc不同，该实施方案用Eu置换荧光体组分。即，用(Y，Tb)2O3、SiO2和Eu氧化物作为原料，也可以用(Y，Tb，Eu)2O3和SiO2作为原料，将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1550℃的还原气氛中烧2小时。将燃烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-yEuy)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3表示，其中，可以通过在0.03≤x≤0.15内改变x值、在0＜y≤0.15内改变y值和在0≤a≤1内改变a值改变其组成。因此，可以制备各种组分占不同比例的荧光体样品。
为了与本发明的荧光体样品对比，还要制备传统的荧光体样品，其中，x＝0.07、z＝0和a＝0。在传统的实际应用的荧光体中，一般x约等于0.07。
用实施方案1中所述的方法测定这样合成的荧光体样品的亮度和亮度衰减系数。测试结果显示：在0＜y≤1×10-3时，本发明的荧光体样品的亮度和亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度和亮度维持系数高。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0＜a≤1内变化，结果显示：当y值进行同样变化时实施方案4能够得到与上述同样的结果。
如上所述，通过用Eu置换部分Y、同时加入更多化学计量比的SiO2的合成方法，本发明能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。<实施方案5>
根据本发明，我们用下述方法制备具有另一种组成的荧光体并评价其性能。
与实施方案2中使用Sc不同，该实施方案用每一种元素Sm、Tm、Ho、Er和Nd置换荧光体组分。即，用(Y，Tb)2O3、SiO2和至少一种选自Sm、Tm、Ho、Er和Nd的稀土元素的氧化物作为原料。
也可以用(Y，Tb，M)2O3和SiO2作为原料，其中，M是至少一种选自Sm、Tm、Ho、Er和Nd的稀土元素。
将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1550℃的还原气氛中燃烧2小时。将燃烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-yMy)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3表示，其中，可以通过在0.03≤x≤0.15内改变x值、在0＜y≤0.15内改变y值和在0＜a≤1内改变a值改变其组成。因此，可以制备各种组分占不同比例的荧光体样品。
为了与本发明的荧光体样品对比，还要制备传统的荧光体样品，其中，x＝0.07、z＝0和a＝0。在传统的实际应用的荧光体中，一般x约等于0.07。
用实施方案1中所述的方法测定这样合成的荧光体样品的亮度和亮度维持系数。测试结果显示：在0＜y≤5×10-3时，本发明的荧光体样品的亮度和亮度维持系数比传统荧光体样品的亮度和亮度维持系数高。
对各种组分占不同比例的其它荧光体样品进行测试，其中x在0.03≤x≤0.15内变化，a在0＜a≤1内变化，结果显示：当y值进行同样变化时实施方案5能够得到与上述同样的结果。
如上所述，通过用至少一种选自Sm、Tm、Ho、Er和Nd的稀土元素置换部分Y、同时加入更多化学计量比的SiO2的合成方法，本发明能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。<实施方案6>
根据本发明，我们用下述方法制备具有另一种组成的荧光体并评价其性能。
在实施方案1的荧光体样品的化学式中，用Gd置换一部分Y，同时用每一种元素Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd置换另一部分Y。即，用(Y，Tb)2O3、SiO2、Gd氧化物和至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的稀土元素的氧化物作为原料。
也可以用(Y，Gd，Tb)2O3、SiO2、至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的稀土元素的氧化物作为原料。
也可以使用(Y，Gd，Tb，M)2O3、SiO2，其中M是选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的至少一种稀土元素。
将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1550℃的还原气氛中燃烧2小时。将燃烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(SiO2)1+aO3表示，其中，可以通过改变各组分的比例而改变其组成。结果，该荧光体的亮度维持系数比仅用Gd置换部分Y得到的实施方案1的荧光体的亮度维持系数高。
如上所述，通过用Gd置换一部分Y、用任何一种元素Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd置换另一部分Y、同时加入更多化学计量比的SiO2的合成方法，本发明能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。
另外，还可以使M是两种或多种上述元素并且用两种或多种上述元素和Gd置换部分Y，这样的合成方法能够产生同样的效果。<实施方案7>
根据本发明，我们用下述方法制备具有另一种组成的荧光体并评价其性能。
我们制备具有实施方案1或4中化学式所示组成的荧光体，其中的Si被Ge进一步置换。即，用Ge氧化物和实施方案1或4中规定的荧光体组分作为原料。将这些预定量的材料混和均匀。将得到的混合物放在氧化铝坩锅中。将坩锅盖盖上后，使混合物在1550℃的还原气氛中燃烧2小时。将燃烧得到的固体破碎成颗粒直径约为6μm的荧光体粉末。
该方法制备的荧光体的组成可以用化学式{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3(其中，0＜b≤1)表示，其中，可以通过改变各组分的比例而改变其组成。结果，该荧光体发射光线的亮度和亮度维持系数比传统荧光体的亮度和亮度维持系数高。
在给出的上述化学式中，通过用Ge置换Si，能够得到发射光线的亮度更高且亮度衰减更小的荧光体。<实施方案8>
我们制备用于绿色图像的7英寸投影阴极射线管，该射线管有根据本发明制备的任意类型的荧光体层，这样的荧光体层作为用于显示图像的绿色荧光层。然后，我们制备包括组合在一起的三个阴极射线管的投影型电视成像器件：用本发明的技术制备的用于绿色图像的投影阴极射线管；用于蓝色图像的投影阴极射线管和用于红色图像的投影阴极射线管。
图7示出投影阴极射线管的示意性剖视图。在图7中，投影阴极射线管在颈端安装有电子束枪4，还有荧光层2和安装在面板1内侧的金属壳3。投影阴极射线管的荧光层2由单色层组成。
荧光层2是将根据本发明的实施方案1-7中的一个制备的荧光体沉积在7英寸电子管上制备的。在金属壳表面成膜和铝蒸发后，装配上电子束枪和其它部件。抽气和密封后就制成了用于绿色图像的投影阴极射线管。
用同样的方法，用市场上商购的荧光体可以制成其它用于蓝色和红色图像的投影阴极射线管。
图8示出根据本发明的投影型电视成像器件的示意图。在图8中，参考数字5表示用于红色图像的阴极射线管，6表示本发明的用于绿色图像的阴极射线管，7表示用于蓝色图像的阴极射线管。屏幕8朝向这些射线管，与这些射线管有一定距离。透镜9沿每一个射线管的中心线放置在屏幕和这些投影阴极射线管之间。每一个投影阴极射线管的面板上复制的单色图像通过透镜汇聚并放大，投影到屏幕8上。这些射线管复制的三种色彩在屏幕上组合成彩色图像。
实际上，除了上述用于每一种色彩的图像的阴极射线管、屏幕和透镜外，投影型电视成像器件由下述部件构成：包括电视频道选择器，阴极射线管驱动电路，图像信号处理线路的图像复制部分，包括扬声器和放大器的音响部分，操作机构如开关和音量，盛放所有部件的机壳，支撑框架和基座。
用下述方法测试实施方案8的投影型电视成像器件的发光性能。在距离30cm处用亮度计测定亮度。假定目前传统使用的同样器件的标准产品的亮度为100，测定的亮度表示为相对亮度。
在面板1前面30cm处用色度计测定荧光体发出的色彩。在x-y色度座标上用色度的y值对发出的色彩进行对比。对上述性能的所有测试都是在下述条件下进行的：通过0.35mA的阴极射线照射而激发面积为102×76mm的荧光层。
用加速衰减试验评价器件的亮度衰减性能。用0.6mA的阴极射线对面积为102×76mm的荧光层连续照射2000小时。测出试验后的亮度与初始亮度的比，将其定义为亮度维持系数。亮度维持系数越高，表示亮度衰减越小。
实施方案8的投影型电视成像器件有更高的亮度维持系数，即，其亮度衰减比同一类型的传统器件的亮度衰减小。其亮度也比传统器件的亮度高。这证明：本发明能够得到具有优异的绿色亮度且亮度衰减小并能生成质量好的图像的成像器件。
如上所述，本发明能够提供产生高质量图像的阴极射线管和成像器件。<实施方案9>
我们制备用于绿色图像的7英寸投影阴极射线管，该射线管有根据本发明制备的任意类型的荧光体与Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体混合的荧光体层，这样的荧光体层作为用于显示图像的绿色荧光层。然后，我们制备包括组合在一起的三个阴极射线管的投影型电视成像器件：用本发明的技术制备的用于绿色图像的投影阴极射线管；用于蓝色图像的投影阴极射线管和用于红色图像的投影阴极射线管。器件的结构和器件性能的测试方法与实施方案8中所述的相同。
在上述荧光体混合层中，当Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体与本发明的荧光体的重量比在0-1之间变化时，测定CIE色度座标上色度的y值和相对亮度。
在绿色荧光体中，色度的y值越大，色彩的再生性能越好。因此，能够得到更好的图像。
我们发现：当Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体的重量比增加时，色度的y值增加，这表示有更好的色彩复制性能。另一方面，当Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体的重量比增加时，亮度下降。就色彩复制性能而言，较高重量比的Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体是优选的。但是，在实际应用中为了达到足够高的亮度，这一比值应当为0.4或更低。通过使用本发明的荧光体和Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体以1∶0.4或更小的比混和的荧光体混合物，可以得到优异性能的成像器件。
我们不用Zn(2-x)SiO4∶Mnx荧光体，而是用Zn2SiO4∶Mn荧光体、LaOCl∶Tb荧光体或InBO3∶Tb荧光体与本发明的荧光体混和制备阴极射线管。结果与上述的结果相同。可以与本发明的荧光体混和的荧光体不限于上述那些荧光体。使用其它能够增加色度y值的荧光体，也能得到同样的结果。<实施方案10>
我们制备用于绿色图像的7英寸投影阴极射线管，该射线管有根据本发明制备的任意类型的荧光体与Y3(Al，Ga)5O12∶Tb荧光体混合的荧光体层，这样的荧光体层作为用于显示图像的绿色荧光层。然后，我们制备包括组合在一起的三个阴极射线管的投影型电视成像器件：用本发明的技术制备的用于绿色图像的投影阴极射线管；用于蓝色图像的投影阴极射线管和用于红色图像的投影阴极射线管。器件的结构和器件性能的测试方法与实施方案8中所述的相同。
在上述荧光体混合层中，当Y3(Al，Ga)5O12∶Tb荧光体与本发明的荧光体的重量比在0-1之间变化时，测定色度的y值、相对亮度和亮度维持系数。结果，当Y3(Al，Ga)5O12∶Tb荧光体的重量比增加时，相对亮度和亮度维持系数(a factor of reducing luminance degradation)增加，但色度的y值降低。当Y3(Al，Ga)5O12∶Tb荧光体的重量比为0.6或更小时，可以得到足以满足实际应用的色度值。通过使用本发明的荧光体和Y3(Al，Ga)5O12∶Tb荧光体以1∶0.6或更小的比混和的荧光体混合物，可以得到优异性能的成像器件。
可以与本发明的荧光体混和的荧光体不限于上述那些荧光体。使用其它能够增加亮度和亮度维持系数的荧光体，也能得到同样的结果。<实施方案11>
我们将包括根据本发明制备的任意类型的荧光体的荧光层应用于等离子体显示板(PDP)。图9是示意性描绘等离子体显示板的结构的剖面图。图10示出等离子体显示板的分解结构。
图10(a)绘出了正面衬底，图10(b)绘出了背面衬底。在图10中，参考数字11表示挡板，12表示寻址电极，13表示背面衬底玻璃，14表示正面衬底玻璃，15表示介电层，16表示保护层(MgO)，17表示持续电极，18表示本发明的绿色荧光层，19表示红色荧光层，20表示蓝色荧光层。
将图10(a)的正面衬底和图10(b)的背面衬底装配在一起后，就构成了PDP，密封至气密状态。用放电气体如稀有气体(惰性气体)充填条沟状荧光层上面的空间(作为放电空间)。
根据本发明制成的PDP比传统PDP的亮度高，亮度衰减小，能生成质量更好的图像。<实施方案12>
我们将包括根据本发明制备的任意类型的荧光体的荧光层应用于用低能电子束激发荧光体的场致发光显示器(FED)。图11是描绘场致发光显示器结构的剖面图。在图11中，参考数字21表示面板，22表示荧光层，23表示后挡板，24表示阴极，25表示电阻层，26表示绝缘层，27表示栅极，28表示圆锥状金属，29表示场致发光阴极。
用这种方法得到的场致发光显示板比传统FED的亮度高，亮度衰减小，能生成质量更好的图像。
如上所述，本发明能够达到我们想要达到的目的。本发明能够得到适用于高质量图像显示器和生成高质量图像的成像器件的荧光体，该荧光体发射光线的亮度更高，亮度衰减更小。

Claims (15)

1、一种荧光体，其组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
2、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，z的值为0＜z≤0.1。
3、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，a的值为0＜a≤0.4。
4、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，M是Sc，y的值为0＜y≤0.07。
5、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，M是至少一种选自In、La、Lu、Yb和Ce的元素，y的值为0＜y≤0.12。
6、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，M是Eu，y的值为0＜y≤1×10-3。
7、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，M是至少一种选自Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素，y的值为0＜y≤5×10-3。
8、根据权利要求1的荧光体，其中，在所述的化学式中，x的值为0.03≤x≤0.15。
9、一种荧光体，其基本上由权利要求1的荧光体和至少一种选自Y3(Al，Ga)5O12∶Tb、Zn2SiO4∶Mn、LaOCl∶Tb和InBO3∶Tb的荧光体的混合物组成。
10、一种阴极射线管，其包括在其面板上的荧光层和将电子束施加到荧光层上以诱导发光的部件，其中，所述的荧光层包括荧光体，该荧光体的组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
11、一种等离子体显示板，其包括荧光层和将紫外线施加到荧光层上以诱导发光的部件，其中，所述的荧光层包括荧光体，该荧光体的组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
12、一种使用低能电子束的显示板，其包括荧光层和将加速电压为15V或更低的低能电子束施加到荧光层上以诱导发光的部件，其中，所述的荧光层包括荧光体，该荧光体的组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
13、一种包括阴极射线管的成像器件，该阴极射线管包括在其面板上的荧光层和将电子束施加到荧光层上以诱导发光的部件，其中，所述的荧光层包括荧光体，该荧光体的组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
14、一种包括等离子体显示板的成像器件，该等离子体显示板包括荧光层和将紫外线施加到荧光层上以诱导发光的部件，其中，所述的荧光层包括荧光体，该荧光体的组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}z(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
15、一种包括使用低能电子束的显示板的成像器件，该使用低能电子束的显示板包括荧光层和将加速电压为15V或更低的低能电子束施加到荧光层上以诱导发光的部件，其中，所述的荧光层包括荧光体，该荧光体的组成用下面的化学式表示：
{(Y1-y-zMyGdz)1-xTbx}2(Si1-bGebO2)1+aO3
其中，x、y、z、a和b的值为0＜x≤0.5，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤y+z≤1，0＜a≤1，0≤b≤1，M是至少一种选自Sc、In、La、Lu、Yb、Ce、Eu、Sm、Tm、Ho、Er和Nd的元素。
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