CN1626615A - 绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管 - Google Patents

绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种温度特性和寿命得到改善的绿色发光钇硅酸盐以及使用该荧光体的阴极射线管。绿色发光钇硅酸盐荧光体，在以通式(Y，Sc，Tb) 2SiO5表示的绿色发光钇硅酸盐荧光体中，其特征在于，Sc元素对荧光体中所含有的全稀土类元素的摩尔比，在0.045＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.17的范围内。通过以这样的浓度范围引入Sc，可以改善温度特性和寿命。另外，优选的浓度范围是0.7＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.13的范围。

Description

绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管
技术领域
本发明涉及一种绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管，尤其是涉及一种温度特性和寿命得到改善的绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管。
背景技术
关于彩色显像管(CRT)、投射式阴极射线管(PRT)、场致发射型显示器(FED)和荧光显示管(VFD)等的阴极射线管，近年来，根据需要一直发展高亮度化、高精细化，对于被用于这些阴极射线管中的荧光体，需要进一步改善其特性。尤其是，为放大投影图像，投射式阴极射线管需要直观显像管以上的高亮度，为外加高电压、高电流，需要可承受高负荷并且亮度饱和特性、温度特性和寿命等特性优良的荧光体。其中，关于绿色发光荧光体，由于对白色的贡献大，所以要求度高，至此研究了各种荧光体。
下面，作为阴极射线管的代表例，对投射式阴极射线管进行说明。投射式电视，是利用透镜将由三根小型单色显像管(投射式阴极射线管)发出的红色、绿色和蓝色的图像放大投影到荧光屏上的，由于投射式阴极射线管被用作光源，所以与直观型显像管相比，将对荧光屏施与将近两位的高负荷。因此，要求用于投射式阴极射线管的荧光体：(1)发光效率高、(2)亮度与电流密度增加成比例(亮度饱和特性)、(3)亮度不会随温度升高而下降(温度特性)、(4)亮度不会随时间变化(寿命)等等。
虽然作为具有上述特性的用于投射式阴极射线管的绿色发光荧光体，实际应用的是钇硅酸盐荧光体，但是最近随着数字播放的普及，需要高亮度、高析像度的图像，由于对荧光体的负荷呈增大趋势，所以需要进一步提高特性。尤其是关于用于投射式阴极射线管的钇硅酸盐荧光体，温度特性和寿命已成为问题，所以急需改善这些特性。
虽然在专利文献1等中，关于用于投射式阴极射线管的钇硅酸盐荧光体的温度特性和寿命的改善进行了公开，但是在对荧光体的负荷增大的现状下，需要进一步改善。此外，在专利文献2和专利文献3中，虽然提出了通过以Sc置换由荧光体组成的一部分来改善亮度，但是在公开的组成中，温度特性和寿命的特性并不充分，所以需要改善。
专利文献1
特开平9-316444号公报
专利文献2
特开昭56-167783号公报
专利文献3
特开昭62-260885号公报
发明内容
因此，本发明之目的在于，解决上述问题，并提供一种温度特性和寿命得到改善的绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管。
本发明者为解决上述问题专心研究，结果发现可以通过具有特定组成的钇硅酸盐荧光体来解决上述问题，从而完成了本发明。
即，本发明的绿色发光钇硅酸盐荧光体，在以通式(Y，Sc，Tb)2SiO5表示的绿色发光钇硅酸盐荧光体中，其特征在于，Sc元素对荧光体中所含有的全稀土类元素的摩尔比，在0.045＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.17的范围内。通过以这样的浓度范围引入Sc，可以改善温度特性和寿命。另外，优选的浓度范围是0.07＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.13的范围。
此外，本发明的绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，通式如下式所示：
(Y1-x-y，Scx，Tby)2SiO5
0.045＜x＜0.17
0.05≤y≤0.17
在该通式中，活化剂Tb与荧光体的发光色有关，发绿色光。优选Tb量的y值，在0.05≤y≤0.17的范围内，格外优选在0.06≤y≤0.15的范围内。如果y值小于0.05，则荧光体的发光亮度低，此外，如果y值大于0.17，也将由浓缩猝灭引起发光亮度下降。
此外，如上所述，通过引入Sc来改善温度特性和寿命，优选Sc量的x值，在0.045＜x＜0.17的范围内，格外优选在0.07＜x＜0.13的范围内。当x值在0.045以下或在0.17以上时，温度特性和寿命特性的效果都将降低。
本发明的绿色发光钇硅酸盐荧光体，在荧光体中可以含有1000ppm以下的Ge元素，温度特性、寿命特性等的效果不变。
本发明的阴极射线管，在具备荧光膜和在该荧光膜上照射电子射线以使其发光的装置的阴极射线管中，其特征在于，所述荧光膜含有上述荧光体。例如，投射式电视，是利用透镜将由三根单色投射式阴极射线管发出的红色、绿色、蓝色的图像放大投影到荧光屏上的，其中，通过在涂敷在绿色投射式阴极射线管的面板上的荧光膜上，单独使用本发明的荧光体，或使用含有本发明的荧光体的绿色发光荧光体混合物，可以制作温度特性和寿命得到改善的绿色投射式阴极射线管。
本发明的绿色发光钇硅酸盐荧光体，通式以(Y，C，Tb)2SiO5表示，并且Sc元素对荧光体中所含有的全稀土类元素的摩尔比在0.045＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.17范围内，其温度特性和寿命特性优良，尤其是作为在高负荷条件下使用的用于投射式阴极射线管的荧光体，非常优良，使用本发明的荧光体的投射式阴极射线管，可以显示出高画面质量的图像。
附图说明
图1是表示温度特性(％)和Sc量(x值)的关系的曲线图。
图2是表示亮度维持率(％)和Sc量(x值)的关系的曲线图。
图3是表示相对亮度(％)和Tb量(y值)的关系的曲线图。
图4是说明本发明的实施方式涉及的阴极射线管的剖面图。
图5是本发明的实施方式涉及的阴极射线管面板、荧光膜、铝蒸镀膜的部分剖面图。
具体实施方式
下面，根据附图对本发明的实施方式进行说明。另外，如下所示的实施方式，只是例示用于将本发明的技术思想具体化的绿色发光钇硅酸盐荧光体以及使用该荧光体的阴极射线管，本发明并不限于以下的绿色发光钇硅酸盐荧光体和使用该荧光体的阴极射线管。
此外，本说明书也决未将方案范围所示的部件限定为实施方式的部件中。特别是，实施方式中所述的构成零件的尺寸、材制、形状及其相对配置等没有特定说明，其目的不在于限定本发明的范围，而仅是单纯的说明例。另外，为明确说明，各附图所示的部件的大小和位置关系等存在夸大部分。另外，在以下说明中，关于相同的名称、符号，表示相同或同质的部件，适当省略详细说明。另外，构成本发明的各元件，可以是通过相同部件来构成多个元件并由相同部件兼作多个元件的形式，或相反，通过多个部件来分担实现一个部件的功能。
在此，对本发明的一个实施方式涉及的钇硅酸盐荧光体的制造方法进行详细说明。首先，关于混合有钇化合物、钪化合物、铽化合物和硅化合物的原料混合物，秤取各原料，使原料混合物中的Y量、Sc量、Tb量和Si量满足通式(Y1-x-y，Scx，Tby)2SiO5(并且，0.045＜x＜0.17，0.05≤y≤0.17＝的关系，并进行混合，或进一步在这些原料中添加氟化铵等熔剂后再混合。将这些原料填充到坩埚中后，放入炉内，在还原性气氛中，以1100～1650℃焙烧。冷却后，以湿式分散处理焙烧品后，进行分离干燥，从而得到本发明的实施方式涉及的钇硅酸盐荧光体。
作为荧光体原料，优先选用氧化物或通过热分解成为氧化物的化合物。例如，作为钇化合物、钪化合物和铽化合物，优选氧化物、碳酸盐和氢氧化物等。此外，还可以使用含有Y、Sc和Tb各元素中的全部或一部分的共沉物或煅烧其所得到的氧化物。作为硅化合物，优选二氧化硅等化合物。此外，为了以同族的锗置换荧光体中的一部分硅，可以在硅化合物中添加锗化合物而混合使用，温度特性、寿命特性等的效果不变。关于还原性气氛，例如采用如氮氢混合气氛的一般方法。
下面，关于本发明的实施方式涉及的(Y0.91-x，Scx，Tb0.09)2SiO5荧光体，在图1中表示温度特性(％)和Sc量(x值)的关系。温度特性(％)，是将常温下的发光亮度作为100％时对150℃的相对发光亮度(％)，是测定将填充有荧光体的测定单元在可拆装置(デマンタブル装置)内加热至150℃时的亮度和常温下的亮度而求出的。亮度，是在荧光体上照射加速电压10kv、电流密度0.5μA/cm2的电子射线来进行测定的。一般而言，如果连续点亮投射式阴极射线管，那么虽然认为点灯部的荧光体温度可以达到150℃，但是实际上使用投射式阴极射线管时，通过显示图像的切换，点灯部的荧光体将成为温升大的部位和温升小的部位混在一起的状态。在这种情况下，如果由荧光体的温差引起的亮度差大，则将被作为亮度不均而识别出来，显示等级显著降低。一般而言，认为如果邻接的两部分的亮度差达到2％以上，则将被肉眼作为亮度差而识别，所以优选温度特性为高于98％。从图1中可知，Sc量(x值)在0.045以下和0.17以上时，温度特性低；在0.045＜x＜0.17的范围内，温度特性上升至98.0％以上，尤其是，在0.07＜x＜0.13的范围内，温度特性达到99.0％以上而非常优良，作为用于投射式阴极射线管的荧光体有效。在此，虽然表示了Tb量(y值)为0.09时的情况，但是在除此值以外的情况下也可以得出同样的结果，当y值在0.05≤y≤0.17的范围内时，在0.045＜x＜0.17的范围内，可以得到发光亮度高，并且温度特性优良的荧光体。
关于本发明的实施方式涉及的(Y0.91-x，Scx，Tb0.09)2SiO5荧光体的寿命特性，在图2中表示了亮度维持率(％)和Sc量(x值)的关系。寿命特性，通过使用荧光体制作投射式阴极射线管，照射10小时加速电压32kv、电流密度50μA/cm2的电子射线进行测定。亮度维持率(％)，即是将照射10小时电子射线后的亮度减去初始亮度之后的值的百分率。从图中可知，在亮度维持率中，Sc量(x值)在0.045＜x＜0.17的范围内良好。在此，表示出了Tb量(y值)为0.09时的情况，但是除此值以外也可以得出相同的结果，当y值为0.05≤y≤0.17时，在0.045＜x＜0.17的范围内，可以得到高发光亮度和高亮度维持率的荧光体。
这样，本发明的实施方式涉及的钇硅酸盐荧光体，由于Sc量(x值)在0.045＜x＜0.17的范围内，尤其是在0.07＜x＜0.13的范围内，温度特性非常优良，并且在此范围内寿命特性也很优良，所以根据本发明，即使在高温下，也可以得到亮度降低很少，并且亮度随时间变化很少的寿命很长的荧光体，作为用于投射式阴极射线管的荧光体，非常有用。
下面，对本发明的实施方式涉及的(Y0.91-x，Sc0.09，Tby)2SiO5荧光体，在图3中表示了相对亮度(％)和Tb量(y值)的关系。相对亮度(％)，是在荧光体上照射加速电压10ky、电流密度0.5μA/cm2的电子射线来进行测定的，并求出将比较例1中的荧光体的亮度作为100％时的相对值。从图中可知，Tb量(y值)在0.05≤y≤0.17的范围内，亮度上升到113.0％以上，尤其是，在0.06≤y≤0.15的范围内，达到116.0％以上而变得非常高。在此，虽然表示了Sc量(x值)为0.09时的情况，但是除此值以外也可以得到同样的结果。
如上所述，通过使Sc量(x值)在0.045＜x＜0.17的范围，并且使Tb量(y值)在0.05≤y≤0.17的范围内，可以得到发光亮度高，并且温度特性和寿命特性优良的荧光体。
实施例1
首先，作为原料如下所示，秤量等摩尔的稀土类共沉氧化物和二氧化硅，
(Y0.887，Sc0.048，Tb0.065)2O3……100g
SiO2……………………………26.1g
在磁钵中用球磨机混合这些原料。将原料混合物填充到铝坩埚中，在含有3体积％氢气的氮气气氛中，在1580℃焙烧4小时。以湿式分散处理焙烧品后，进行分离干燥，得到以通式(Y0.887，Scx0.048，Tb0.065)2SiO5表示的本发明的实施方式涉及的钇硅酸盐荧光体。
实施例2～6
作为原料，除使用表1所示的组成的稀土类共沉氧化物外，与实施例1同样进行，从而得到通过表1所示的通式表示的本发明的实施方式涉及的钇硅酸盐荧光体。
比较例1
首先，作为原料，如下所示，秤量等摩尔的稀土类共沉氧化物和二氧化硅，
(Y0.934，Tb0.066)2O3……100g
SiO2…………………………25.6g
在磁钵中用球磨机混合这些原料。将原料混合物填充到铝坩埚中，在含有3体积％氢气的氮气气氛中，在1580℃焙烧4小时。以湿式分散处理焙烧品后，进行分离干燥，从而得到以通式(Y0.934，Tb0.066)2SiO5表示的钇硅酸盐荧光体。
比较例2～6
作为原料，除使用表1所示的组成的稀土类共沉氧化物以外，与实施例同样进行，从而得到通过表1所示的通式表示的钇硅酸盐荧光体。
表1
稀土类共沉氧化物 钇硅酸盐荧光体
实施例1 (Y0.887，Sc0.048，Tb0.065)2O3 (Y0.887，Sc0.048，Tb0.065)2SiO5
实施例2 (Y0.852，Sc0.083，Tb0.065)2O3 (Y0.852，Sc0.083，Tb0.065)2SiO5
实施例3 (Y0.768，Sc0.166，Tb0.066)2O3 (Y0.768，Sc0.166，Tb0.066)2SiO5
实施例4 (Y0.862，Sc0.047，Tb0.091)2O3 (Y0.862，Sc0.047，Tb0.091)2SiO5
实施例5 (Y0.822，Sc0.088，Tb0.090)2O3 (Y0.822，Sc0.088，Tb0.090)2SiO5
实施例6 (Y0.743，Sc0.166，Tb0.091)2O3 (Y0.743，Sc0.166，Tb0.091)2SiO5
比较例1 (Y0.934，Tb0.066)2O3 (Y0.934，Tb0.066)2SiO5
比较例2 (Y0.926，Sc0.008，Tb0.066)2O3 (Y0.926，Sc0.008，Tb0.066)2SiO5
比较例3 (Y0.917，Sc0.017，Tb0.066)2O3 (Y0.917，Sc0.017，Tb0.066)2SiO5
比较例4 (Y0.908，Tb0.092)2O3 (Y0.908，Tb0.092)2SiO5
比较例5 (Y0.901，Sc0.008，Tb0.091)2O3 (Y0.901，Sc0.008，Tb0.091)2SiO5
比较例6 (Y0.892，Sc0.016，Tb0.092)2O3 (Y0.892，Sc0.016，Tb0.092)2SiO5
对于通过实施例1～6和比较例1～6得到的钇硅酸盐荧光体，在表2中表示通过前述方法测定的温度特性和寿命特性的结果。从表中可知，本发明的实施例1～6的荧光体，与比较例1～6的荧光体相比，温度特性和寿命特性优良，尤其是作为高负荷条件下使用的用于投射式阴极射线管的荧光体，十分优良。
表2
  温度特性(％)   亮度维持率(％)
    实施例1     98.7     93.7
    实施例2     98.5     94.5
    实施例3     98.5     94.0
    实施例4     98.1     93.5
    实施例5     99.4     94.5
    实施例6     98.2     94.0
    比较例1     94.5     90.0
    比较例2     94.2     92.0
    比较例3     95.1     92.0
    比较例4     94.8     88.0
    比较例5     95.5     89.8
    比较例6     96.0     90.8
实施例7
在18cm(7英寸)的玻璃电子管上，通过沉降法在面板内面形成荧光膜，使得实施例1中的荧光体为3.5mg/cm2，并在其上形成铝蒸镀膜，安装电磁收束形电子枪并真空密封，来制作投射式阴极射线管。图4是表示该阴极射线管(投射式阴极射线管)的剖面图，图5是表示阴极射线管面板、荧光膜、铝蒸镀膜的部分剖面图。如图4所示，在玻璃电子管1的面板2的内侧，涂敷上述荧光体，形成荧光膜3，并在其上形成铝蒸镀膜4。然后，在颈管5上设置电子枪6。该投射式阴极射线管，是使电子枪6发出的电子射线穿过铝蒸镀膜4照射荧光膜3，来激发荧光体发光的装置。
如上所述，关于以通式(Y，Sc，Tb)2SiO5表示的绿色发光钇硅酸盐荧光体，本发明的实施方式涉及的绿色发光钇硅酸盐荧光体，Sc元素对荧光体中含有的全稀土类元素的摩尔比在0.045＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.17范围内，其温度特性和寿命特性优良，使用本发明的实施方式涉及的荧光体的阴极射线管，可以显示出高画面质量的图像。

Claims (12)

1.一种绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，在以通式(Y，Sc，Tb)2SiO5表示的绿色发光钇硅酸盐荧光体中，Sc元素对荧光体中所含有的全稀土类元素的摩尔比，在0.045＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.17的范围内。
2.如权利要求1所述的绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，Sc元素对荧光体中含有的全稀土类元素的摩尔比，在0.07＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.13的范围内。
3.如权利要求1所述的绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，通式如下式所示：
(Y1-x-y，Scx，Tby)2SiO5
0.045＜x＜0.17
0.05≤y≤0.17。
4.如权利要求3所述的绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，所述y在0.06≤y≤0.15的范围内。
5.如权利要求3所述的绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，所述x在0.07＜x＜0.13的范围内。
6.如权利要求1～5的任意一项所述的绿色发光钇硅酸盐荧光体，其特征在于，所述绿色发光钇硅酸盐荧光体，在荧光体中含有1000ppm以下的Ge元素。
7.一种阴极射线管，在具备荧光膜和在该荧光膜上照射电子射线以使其发光的装置的阴极射线管中，其特征在于，所述荧光膜，是以通式(Y，Sc，Tb)2SiO5表示的绿色发光钇硅酸盐荧光体，含有Sc元素对荧光体中所含有的全稀土类元素的摩尔比在0.045＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.17的范围内的绿色发光钇硅酸盐荧光体。
8.如权利要求7所述的阴极射线管，其特征在于，Sc元素对荧光体中所含有的全稀土类元素的摩尔比，在0.07＜Sc/(Y+Sc+Tb)＜0.13的范围内。
9.如权利要求7所述的阴极射线管，其特征在于，通式如下式所示：
(Y1-x-y，Scx，Tby)2SiO5
0.045＜x＜0.17
0.05≤y≤0.17。
10.如权利要求9所述的阴极射线管，其特征在于，所述y在0.06≤y≤0.15的范围内。
11.如权利要求9所述的阴极射线管，其特征在于，所述x在0.07＜x＜0.13的范围内。
12.如权利要求7～11的任意一项所述的阴极射线管，其特征在于，所述绿色发光钇硅酸盐荧光体，在荧光体中含有1000ppm以下的Ge元素。
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