DE112006002524T5 - Silikat-Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht und Herstellungsverfahren desselben - Google Patents

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Kyoung Jae Choi
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Abstract

Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht, der eine Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 aufweist und mittels Formel (1) unten wiedergegeben wird (Sr1-x-y-zAxBanZny)3SiO5:Rez (1)wobei A mindestens ein Erdalkali-Metall, ausgewählt aus Ca und Mg, ist, Re ein Metall der seltenen Erden ist, 0 ≤ x ≤ 0,5, 0 < y ≤ 0,5, 0 < z < 0,2 und 0 < n ≤ 1.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht und ein Herstellungsverfahren desselben. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen aus einem Strontium, Barium, Zink, Kieselsäure und ein Metall der seltenen Erden enthaltenden Leuchtstoff-Vorläufer hergestellten Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht, wobei der Anteil an Barium und Zink so optimiert ist, dass eine Farbkoordinate im Bereich von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 erzielt wird, und ein Verfahren zum Herstellen desselben mittels Hitzebehandlung des Leuchtstoff-Vorläufers unter einer Gasgemisch-Atmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff in spezifischen Anteilen. Da Hitzebehandlung sogar bei niedriger Temperatur möglich ist, kann ein hervorragende Lumineszenzeigenschaften aufweisender Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht erzielt werden, der somit hervorragende Ausbeute aufweist, wenn er in Dioden oder Flüssigkristallanzeigen angewandt wird, ohne dass dafür herkömmliche Flussmittel zum Absenken der Brenntemperatur verwendet werden müssen und ohne giftige Substanzen zu verwenden.
  • Stand der Technik
  • Zur Zeit ist es zum Herstellen von blaues, grünes und rotes Licht emittierenden Dioden notwendig, verschiedene Substrate wie z. B. InGaN-, GaN-, GaAs- und ZnO-Substrate herzustellen. Da ein unterschiedlicher Halbleiterfilm für jede Licht emittierende Diode verwendet werden sollte, erfordert der gegenwärtige Herstellungsvorgang hohen Kostenaufwand. Folglich können Herstellungskosten und Investitionskosten bedeutend gesenkt werden, wenn blaues, rotes und gelbes Licht emittierende Dioden aus demselben Halbleiterfilm hergestellt werden können. Gegenwärtig werden Weißlicht emittierende Dioden hergestellt, die als Hintergrundlichtquelle für Flüssigkristallanzeigen von Beleuchtungen, Notebooks, Mobiltelephonen etc. immer mehr ins Rampenlicht treten, indem ein Gelblicht (560 nm)-emittierender YAG:Ce-Leuchtstoff einer blaues Licht emittierenden Diode zugefügt wird. Da aus blaues Licht emittierenden Dioden hergestellte Weißlicht emittierende Dioden mittels Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 450 bis 470 nm angeregt werden, können nur eine begrenzte Anzahl von Leuchtstoffen verwendet werden. Das heißt, nur auf YAG:Ce basierende, Weißlicht emittierende Dioden können unter Verwendung von blaues Licht emittierenden Dioden erzielt werden, die einen Wellenlängenbereich von 450 bis 470 nm aufweisen. Folglich gibt es einen dringenden Bedarf an der Entwicklung neuer, von YAG:Ce verschiedener Leuchtstoffe.
  • Da UV-Licht emittierende Dioden als Anregungslichtquelle entwickelt werden, wurde eine neue Ära der Herstellung Weißlicht emittierender Dioden mit einzelnen Chips eröffnet. Das heißt, dass es mittels der Verwendung jedes der roten, grünen und blauen Leuchtstoffe mit einem Licht in einem Wellenlängenbereich zwischen 380 bis 410 nm als Energiequelle aufweisenden Chip möglich geworden ist, eine dreifarbige Weißlicht emittierende Diode mit besserer Leuchtstärke zu erzielen, die hervorragende weiße Farbe bietet. Daraus folgt, dass ein Leuchtstoff erforderlich ist, der in dem Wellenlängenbereich zwischen 380 und 410 nm angeregt werden kann. Besonders ist ein neuer Leuchtstoff notwendig, der im Bereich zwischen gelb und rot Licht emittiert, um weißes Licht mit guter Effizienz und hohem Farbwiedergabeindex (CRI) zu erzielen.
  • Offenbarung
  • Die vorliegenden Erfinder arbeiteten leidenschaftlich an der Entwicklung eines neuen gelben Licht emittierenden Leuchtstoffs, der die Einschränkungen der herkömmlichen Leuchtstoffe überwinden kann. Als ein Ergebnis entwickelten sie aus einem Strontium, Barium, Zink, Kieselsäure und ein Metall der seltenen Erden enthaltenden Phosphorvorläufer mittels Optimierung der Anteile von Barium und Zink einen (Sr0.92Ba0.03Zn0.03)3SiO5:Eu0.07-Leuchtstoff, der hervorragende Lumineszenzeigenschaften und Farbreinheit bei gleich bleibender Leuchtstärke im langwelligen Bereich mit einer Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 bietet.
  • Ebenso fanden die Erfinder der vorliegenden Erfindung heraus, dass nach Hitzebehandlung des Vorläufers unter einer Gasgemisch-Atmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff ein Leuchtstoff bei niedriger Temperatur hergestellt werden kann, ohne herkömmliche Flussmittel zum Absenken der Brenntemperatur verwenden zu müssen und ohne giftige Substanzen zu verwenden.
  • Folglich ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht bereitzustellen, der orange-gelbes Licht mit einer Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 bietet, hervorragende Lumineszenzeigenschaften und Farbreinheit aufweist und sehr hohe Lichtausbeute bietet, wenn er bei mittels langwelligem UV-Licht angeregten Weißlicht emittierenden Dioden (LED) und Flüssigkristallanzeigen (LCD) des aktiven Typs angewandt wird, und ein Herstellungsverfahren desselben.
  • Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht mit einer Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51, der mittels folgender Formel (1) wiedergegeben wird: (Sr1-x-y-zAxBanZny)3SiO5:Rez (1)wobei A mindestens ein Erdalkali-Metall, ausgewählt aus Ca und Mg, ist, Re ein Metall der seltenen Erden ist, 0 ≤ x ≤ 0.5,0 < y ≤ 0.5,0 < z < 0.2 und 0 < n ≤ 1.
  • Die vorliegende Erfindung ist ebenso gekennzeichnet durch ein Verfahren zum Herstellen des mittels Formel (1) wiedergegebenen Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht, aufweisend:
    • (a) stöchiometrisches Mischen eines Strontium-Vorläufers, eines Barium-Vorläufers, eines Zink-Vorläufers und eines Kieselsäure-Vorläufers mit einem Vorläufer eines Metalls der seltenen Erden;
    • (b) Trocknen der Mischung bei 100–150°C zum Erhalten eines Leuchtstoff-Vorläufers; und
    • (c) Hitze-Behandeln des Leuchtstoff-Vorläufers unter einer Gasgemisch-Atmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff in einem Volumenverhältnis von 75–98 zu 25–2 im Temperaturbereich zwischen 800 und 1500°C.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuen, aus einem Strontium, Barium, Zink, Kieselsäure und ein Metall der seltenen Erden enthaltenden Leuchtstoff-Vorläufer mit einem spezifischen Anteil an Zink und Barium hergestellten Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht. Die Anwesenheit von Barium und Zink bietet eine Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 und hervorragende Lumineszenzeigenschaften und Farbreinheit bei gleich bleibender Leuchtstärke im langwelligen Bereich. Die in der vorliegenden Erfindung verwendeten Bestandteile werden herkömmlich in einem (Sr1-x-y-zAxBanZny)3SiO5:Rez-Leuchtstoff (wobei A mindestens ein Erdalkali-Metall, ausgewählt aus Ca und Mg, ist und Re ein Metall der seltenen Erden ist). Jedoch ist der Leuchtstoff der vorliegenden Erfindung vollständig verschieden von herkömmlichen Leuchtstoffen, da die Zusammensetzung und der Gehalt des Leuchtstoffs darauf optimiert ist, hervorragende Farbwiedergabe und Leuchtstärke etc. zu erreichen. Das heißt, wenn ein Leuchtstoff aus einem Erdalkali-Metall wie Magnesium und Calcium gemäß der herkömmlichen Verfahren hergestellt wird, ohne Barium zu verwenden, tritt die Verschiebung der Photolumineszenz von gelb zu orange-gelb nicht auf und folglich kann eine Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 nicht mit herkömmlich verwendeten Zusammensetzung und Gehalt erzielt werden.
  • Der Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht gemäß der vorliegenden Erfindung wird wie folgt hergestellt. Ein Strontium-Vorläufer, ein Erdalkali-Metall-Vorläufer, ein Barium-Vorläufer, ein Zink-Vorläufer, ein Kieselsäure-Vorläufer und ein Vorläufer eines Metalls der seltenen Erden werden in stöchiometrischen Anteilen gemischt. Jeder der Strontium-Vorläufer, Erdalkali-Metall-Vorläufer, Barium-Vorläufer, Zink-Vorläufer, Kieselsäure-Vorläufer und der Vorläufer eines Metalls der seltenen Erden sind gewöhnlich im Stand der Technik verwendete Vorläufer. Konkret können sie aus Oxid, Carbonat, Hydroxid, Sulfat, Fluorid, Nitrat, Selenid, Arsenat oder Wolframat abgeleitet werden. Jede der Vorläufer-Bestandteile kann in stöchiometrischen Anteilen enthalten sein. Der Vorläufer des Metalls der seltenen Erden, oder das aktive Agens, kann ausgewählt sein aus Europium, Cer, Praseodym, Samarium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thorium, Ytterbium und Lutetium. Vorzugsweise wird Europium für eine höhere Aktivität in einer Menge von 0.001 bis 0,5 mol, vorzugsweise in der Menge von 0,01 bis 0,3 mol, auf 1 mol Strontium verwendet. Ein Gehalt von weniger als 0,001 mol ist unzureichend für die Funktion als ein aktives Agens. Im Gegensatz dazu kann ein Gehalt von mehr als 0,5 mol eine Verschlechterung der Helligkeit aufgrund von Konzentrationslöschung verursachen.
  • Der Barium-Vorläufer wird in einer Menge von 0,001 bis 1 mol verwendet, vorzugsweise in der Menge von 0,1 bis 0,7 mol, auf 1 mol Strontium. Wenn sein Gehalt geringer als 0,1 mol ist, ist es unmöglich, die orange-gelbe Farbkoordinate zu erzielen. Im Gegensatz dazu kann es bei Überschreiten seines Gehalts über 0,7 mol zu unerwünschtem Ausfallen von Ba und Si führen, z. B. als Ba2SiO4 oder sekundären Phasen, wobei die Lichtausbeute verringert wird.
  • Mindestens ein aus Magnesium und Calcium ausgewählter Erdalkali-Metall-Vorläufer kann mit dem Barium-Vorläufer gemischt werden. Der Erdalkali-Metall-Vorläufer wird in einer Menge von 0,001 bis 0,5 mol verwendet, vorzugsweise in der Menge von 0,005 bis 0,2 mol, auf 1 mol Strontium. Wenn sein Gehalt niedriger ist als 0,005 mol, kann es nicht den zusätzlichen Effekt übertragen. Im Gegensatz dazu kann das Überschreiten seines Gehalts über 0,2 mol zu einer Abnahme der Lichtausbeute führen
  • Der Zink-Vorläufer wird in einer Menge von 0,001 bis 0,5 mol, vorzugsweise in der Menge von 0,005 bis 0,2 mol, auf 1 mol Strontium verwendet. Wenn sein Gehalt niedriger ist als 0,005 mol, verbessert sich die Lichtausbeute nicht. Im Gegensatz dazu kann das Überschreiten seines Gehalts 0,02 mol zu einer Abnahme der Lichtausbeute führen.
  • Das Mischen der Vorläufer kann mittels allgemein in dem Stand der Technik verwendeter Verfahren durchgeführt werden und ist nicht besonders eingeschränkt. Vorzugsweise können jedoch ein Kugelmühlen-Mischer oder Achatreibschale zum Erzielen einer gründlich vermischten Mischung verwendet werden. Vorzugsweise kann eine kleine Menge an Lösungsmittel, wie z. B. destilliertes Wasser, Alkohol und Aceton, für effektiveres Mischen hinzugefügt werden.
  • Danach wird die Mischung zum Erhalten eines Leuchtstoff-Vorläufers bei 100 bis 150°C getrocknet. Wenn die Trockentemperatur unter 100°C liegt, ist längere Trockenzeit erforderlich. Im Gegensatz dazu können bei Temperaturen über 150°C Nebenreaktionen auftreten. Vorzugsweise wird das Trocknen für 1 bis 24 h durchgeführt. Das Trocknen kann mittels allgemein im Stand der Technik verwendeter Verfahren durchgeführt werden und ist nicht besonders eingeschränkt.
  • Danach wird der Vorläufer unter Gasgemisch-Atmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff zum Erhalten eines Leuchtstoffs Hitze-behandelt. In dem herkömmlichen Herstellungsvorgang eines Leuchtstoffes mussten zum Absenken der Brenntemperatur Flussmittel und giftige Substanzen während der Hitzebehandlung verwendet werden. Jedoch kann in der vorliegenden Erfindung die Hitzebehandlung unter einer Gasgemisch-Atmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff durchgeführt werden, ohne Flussmittel und giftige Substanzen zu verwenden. Das Gasgemisch wird bereitgestellt, so dass der Vorläufer mit dem Wasserstoffgas reagiert, so dass das aktive Agens reduziert wird und das Kristallgitter zum Erzielen erwünschter Lichtausbeute geändert wird. Vorzugsweise wird das Volumenverhältnis von Stickstoff und Wasserstoff in dem Gasgemisch bei 75–98 zu 2–25 gehalten. Im Fall, dass Stickstoff im Überschuss verwendet wird, wird das aktive Agens nicht vollständig reduziert, wodurch es schwierig wird, Licht der gewünschten Farbe zu erzielen.
  • Im Fall, dass Wasserstoff im Überschuss verwendet wird, kann der Wasserstoff mit Sauerstoff reagieren, was zur Explosion führt.
  • Während der Hitzebehandlung wird die Temperatur bei 800 bis 1500°C aufrecht erhalten, vorzugsweise bei 1000 bis 1400°C. Wenn die Temperatur unter 800°C absinkt, wächst der Leuchtstoff-Kristall nicht vollständig, was zu verminderter Lichtausbeute führt. Im Gegensatz dazu kann das Überschreiten von 1500°C die Helligkeit aufgrund von überschießender Reaktion verringern.
  • Das resultierende Leuchtstoffpulver weist bei Anregung mittels einer Wellenlänge von 400 bis 485 nm ein orange-gelbes Photolumineszenz (PL)-Spektrum mit einem Hauptpeak bei etwa 570 bis 590 nm auf. Und es weist eine Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 auf.
  • Der Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht der vorliegenden Erfindung weist hervorragende Lumineszenzeigenschaften und Farbreinheit auf, und die Leuchtstärke wird in dem langwelligen Bereich aufrecht erhalten, da der Barium-Vorläufer und der Zink-Vorläufer die Photolumineszenz-Wellenlänge verschieben und die Lichtausbeute verstärken. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung kann ein Leuchtstoff mit hervorragenden Lumineszenzeigenschaften mittels Hitzebehandlung unter Gasgemisch-Atmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff hergestellt werden, ohne zum Absenken der Brenntemperatur Flussmittel zu verwenden und ohne giftige Substanzen zu verwenden. Da der Leuchtstoff der vorliegenden Erfindung hervorragendes weißes Licht liefert, kann er für UV-Licht emittierende Dioden und Flüssigkristallanzeigen des aktiven Typs verwendet werden.
  • Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine gelbe Licht emittierende Diode des kompakten Typs.
  • 2 zeigt das Photoluminesenz-Spektrum des in Beispiel 1 hergestellten (Sr0.92Ba0.03Zn0.03)3SiO5:Eu0.07-Leuchtstoffs der vorliegenden Erfindung, das mittels Anregung des Leuchtstoffs mit 405 nm UV-Licht erzielt wurde.
  • 3 zeigt das Photoluminsezenz-Spektrum des in Beispiel 1 hergestellten (Sr0.92Ba0.03Zn0.03)3SiO5:Eu0.07-Leuchtstoffs der vorliegenden Erfindung, das mittels Anregung des Leuchtstoffs mit 465 nm UV-Licht erzielt wurde.
  • 4 zeigt die Photolumineszenz-Spektren des mittels Veränderns des Bariumgehalts hergestellten Leuchtstoffs der vorliegenden Erfindung, die mittels Anregung des Leuchtstoffs mit 465 nm UV-Licht erzielt wurden.
  • 5 zeigt die Photolumineszenz-Spektren der in Beispielen 3 und 4 hergestellten Leuchtstoffe der vorliegenden Erfindung, die mittels Anregung der Leuchtstoffe mit 465 nm UV-Licht erzielt wurden.
  • 6 vergleicht die Photolumineszenz-Spektren der aus den Leuchtstoffen von Vergleichsbeispiel 1 und Beispiel 3 hergestellten Weißlicht emittierenden Dioden.
  • 7 zeigt das Photolumineszenz-Spektrum der aus dem Leuchtstoff von Beispiel 5, einem Sr2SiO4:Eu-Leuchtstoff und einem Sr3MgSi2O8:Eu-Leuchtstoff hergestellten Weißlicht emittierenden Dioden.
  • Beste Methode
  • Praktische und bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in den folgenden Beispielen dargestellt. Jedoch ist zu verstehen, dass der Fachmann in Anbetracht dieser Offenbarung Modifikationen und Verbesserungen innerhalb des Grundgedankens und des Anwendungsbereiches der vorliegenden Erfindung vornehmen kann.
  • Beispiel 1: Herstellung eines (Sr0.92Ba0.03Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07-Leuchtstoffes und Messung des Photolumineszenz-Spektrums
  • Strontiumcarbonat (2,76 ml), Bariumcarbonat (0,09 mol), Zinkoxid (0,09 mol), Kieselsäure-Vorläufer (1 mol) und Europiumoxid (0,07 mol) wurden stöchiometrisch gemischt. Für effektiveres Mischen wurde das Mischen mittels Kugelmühle unter Verwendung von 10 mL Acetonlösungsmittel durchgeführt. Danach wurde das Gemisch in einen Ofen gestellt und bei 120°C für 24 Stunden getrocknet. Das getrocknete Gemisch wurde in ein hochreines Aluminiumschiffchen gefüllt und bei 1200°C mit einem elektrischen Brennofen für 24 Stunden unter einer Gasgemischatmosphäre aus Wasserstoff und Stickstoff in einem Volumenverhältnis von 20 zu 80 hitzebehandelt. Der resultierende Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht wurde zum Messen des in 2 und 3 dargestellten Photolumineszenz-Spektrums angeregt. Die Farbkoordinate ist in Tabelle 1 wiedergegeben. Tabelle 1
    Phosphor x Y
    Beispiel 1 (Sr0.92Ba0.03Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07 0.513 0.502
    Beispiel 2 (Sr0.88Ba0.07Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07 0.521 0.493
    Beispiel 3 (Sr0.85Ba0.1Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07 0.523 0.489
    Beispiel 4 (Sr0.817Ba0.133Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07 0.551 0.459
    Vergleichsbeispiel 1 (Sr0.95Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07 0.442 0.558
    Vergleichsbeispiel 2 (Sr0.813Ba0.167)3SiO5:Eu2+ 0.07 0.550 0.458
    Vergleichsbeispiel 3 Sr2,93SiO5:Eu2+ 0.07 0.451 0.552
  • Beispiele 2–4
  • Leuchtstoffe zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht wurden in der gleichen Weise hergestellt wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass der jeweilige Gehalt an Barium und Zink verändert wurde, wie in Tabelle 1 angegeben. Die Farbkoordinaten der Leuchtstoffe sind in Tabelle 1 angegeben.
  • Aus Tabelle 1 ist ersichtlich, dass die Leuchtstoffe Farbkoordinaten von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 aufweisen, welche orange-gelbe Farbe darstellen.
  • Die Leuchtstoffe der Beispiele 2–3 und des Vergleichsbeispiels 1 wurden mittels Veränderns des Bariumgehalts hergestellt. Die Messung des Photolumineszenz-Spektrums bestätigt, dass sich die Photolumineszenz-Intensität mit zunehmendem Bariumgehalt zu längeren Wellenlängen hin verschiebt (4).
  • Die Leuchtstoffe des Beispiels 4 und des Vergleichsbeispiels 2 wurden mittels Veränderns des Zinkgehalts hergestellt. Wie in 5 dargestellt, führte die Zugabe von Zink zu einer Helligkeitsverbesserung auf 120%.
  • Beispiel 5: Herstellung eines Weißlicht emittierende Licht emittierenden Dioden-Chips aus (Sr0.783Ba0.167Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07-Leuchtstoff und blauen und grünen Leuchtstoffen
  • Der in Beispiel 1 hergestellte Leuchtstoff, ein grüner Leuchtstoff (Sr2SiO4:Eu) und ein blauer Leuchtstoff (Sr3MgSi2O8:Eu) wurden in einem Verhältnis von 1:3:4 auf Basis des Gewichts gemischt und eine UV-Licht emittierende Diode mit einer Emittierungswellenlänge von 405 nm wurde zum Herstellen einer Weißlicht emittierende Licht emittierenden Diode verwendet. Das Photolumineszenz-Spektrum ist in 7 dargestellt (Farbkoordinate: x = 0,331; y 0,337, weiße Farbe, CRI = 90).
  • Vergleichsbeispiel 1: Messung des Photolumineszenz-Spektrums des (Sr0.95Zn0.03)3SiO5:Eu2+ 0.07-Leuchtstoffs
  • Ein Leuchtstoff wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, ohne Barium zu verwenden. Die Messung des Photolumineszenz-Spektrums zeigte eine Zunahme der Helligkeit, keine Verschiebung der Photolumineszenz-Bande, Zunahme der Lichtausbeute und eine Farbkoordinate von x = 0,442 und y = 0,558.
  • Vergleichsbeispiel 2: Messung des Photolumineszenz-Spektrums des (Sr0.813Ba0.167)3SiO5:Eu2+ 0.07-Leuchtstoffs
  • Ein Leuchtstoff wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, ohne Zink zu verwenden. Die Messung des Photolumineszenz-Spektrums zeigte eine Verschiebung der Photolumineszenz-Bande zu 585 nm und eine Farbkoordinate von x = 0,550 und y = 0,458.
  • Vergleichsbeispiel 3: Herstellung der Weißlicht emittierenden Diode unter Verwendung des Sr2.93SiO5:Eu2+ 0.07-Leuchtstoffs
  • Die Messung des Photolumineszenz-Spektrums des aus dem Sr2.93SiO5:Eu2+ 0.07-Leuchtstoff hergestellten Licht emittierenden Dioden-Chips zeigte eine Farbkoordinate von x = 0,451 und y = 0,552 und einen sehr geringen CRI von 65.
  • Zusammenfassend zeigten die aus dem Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht der vorliegenden Erfindung hergestellten Licht emittierenden Dioden-Chips Photolumineszenz-Wellenlängen von 570 bis 590 nm und Farbkoordinaten von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51. Mit seiner hervorragenden Lichtausbeute kann der Leuchtstoff der vorliegenden Erfindung beim Herstellen der Weißlicht emittierenden Diode die rote Farbe kompensieren, wodurch der hohe CRI und hervorragende weiße Farbe gewährleistet sind.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Wie aus der vorangehenden Beschreibung ersichtlich, ermöglicht die Verwendung des Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht der vorliegenden Erfindung die Auswahl spezifischer Wellenlängen im Bereich von gelb bis rot und ermöglicht ebenso die selektive Verwendung der Licht emittierenden Diode für lange Wellenlänge oder UV. Zusätzlich kann, mit hervorragender weißer Farbe, der Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht der vorliegenden Erfindung bei UV-Licht emittierenden Dioden und Flüssigkristallanzeigen des aktiven Typs als hoch effizienter gelber Leuchtstoff angewendet werden.
  • Der Fachmann versteht, dass die in der vorangehenden Beschreibung offenbarten Konzepte und spezifischen Ausführungsformen leicht als eine Basis zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Ausführungsformen zum Durchführen der gleichen Ziele der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. Der Fachmann versteht ebenso, dass solche äquivalenten Ausführungsformen nicht von dem Grundgedanken und dem Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen erläutert wird, abweichen.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht und ein Herstellungsverfahren desselben, und betrifft insbesondere einen aus einem Strontium, Barium, Zink, Kieselsäure und ein Metall der seltenen Erden enthaltenden Leuchtstoff-Vorläufer hergestellten Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht, wobei der Anteil an Barium und Zink so optimiert ist, dass eine Farbkoordinate im Bereich von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 erzielt wird, und ein Verfahren zum Herstellen desselben mittels Hitzebehandlung des Leuchtstoff-Vorläufers unter einer Gasgemisch-Atmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff in spezifischen Anteilen. Da Hitzebehandlung sogar bei niedriger Temperatur möglich ist, kann ein hervorragende Lumineszenzeigenschaften aufweisender Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht erzielt werden, der somit hervorragende Ausbeute aufweist, wenn er in Dioden oder Flüssigkristallanzeigen angewandt wird, ohne dass dafür herkömmliche Flussmittel zum Absenken der Brenntemperatur verwendet werden müssen und ohne giftige Substanzen zu verwenden.

Claims (9)

  1. Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht, der eine Farbkoordinate von x = 0,50 – 0,64 und y = 0,38 – 0,51 aufweist und mittels Formel (1) unten wiedergegeben wird (Sr1-x-y-zAxBanZny)3SiO5:Rez (1)wobei A mindestens ein Erdalkali-Metall, ausgewählt aus Ca und Mg, ist, Re ein Metall der seltenen Erden ist, 0 ≤ x ≤ 0,5, 0 < y ≤ 0,5, 0 < z < 0,2 und 0 < n ≤ 1.
  2. Verfahren zum Herstellen eines mittels Formel (1) unten wiedergegebenen Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht, aufweisend: (a) stöchiometrisches Mischen eines Strontium-Vorläufers, eines Barium-Vorläufers, eines Zink-Vorläufers und eines Kieselsäure-Vorläufers als Matrix-Bestandteile und eines Vorläufers eines Metalls der seltenen Erden als ein Bestandteil als aktives Agens; (b) Trocknen der resultierenden Mischung bei 100–150°C zum Herstellen eines Leuchtstoff-Vorläufers; und (c) Hitze-Behandeln des Leuchtstoff-Vorläufers unter einer Gasgemisch-Atmosphäre aus Stickstoff und Wasserstoff in einem Volumenverhältnis von 75–98 zu 25–2 zwischen 800 und 1500°C zum Herstellen eines Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht: (Sr1-x-y-zAxBanZny)3SiO5:Rez (1)wobei A mindestens ein Erdalkali-Metall, ausgewählt aus Ca und Mg, ist, Re ein Metall der seltenen Erden ist, 0 ≤ x ≤ 0,5, 0 < y ≤ 0,5, 0 < z < 0,2 und 0 < n ≤ 1.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 2, wobei ferner 0,001 bis 0,5 mol eines Erdalkali-Metall-Vorläufers und 0,001 bis 0,5 mol eines Zink-Vorläufers den Matrix-Bestandteilen auf 1 mol Strontium zugefügt werden.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wobei jeder der Strontium-Vorläufer, Erdalkali-Metall-Vorläufer, Barium-Vorläufer, Zink-Vorläufer, Kieselsäure-Vorläufer, Germanium-Vorläufer und der Vorläufer eines Metalls der seltenen Erden aus Oxid, Carbonat, Hydroxid, Sulfat, Fluorid, Nitrat, Acetat, Selenid, Arsenat oder Wolframat abgeleitet werden.
  5. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 3, wobei das Erdalkali-Metall ausgewählt ist aus Calcium und Magnesium.
  6. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 2, wobei das Metall der seltenen Erden ausgewählt ist aus Europium, Cer, Praseodym, Samarium, Gadolinium, Dysprosium, Holmium, Erbium, Thorium, Ytterbium und Lutetium.
  7. Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 2, wobei der Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht bei einer Wellenlänge von 400 bis 485 nm angeregt wird.
  8. UV-Licht-emittierende Diode, aufweisend den Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 1.
  9. Flüssigkristallanzeige des aktiven Typs, aufweisend den Leuchtstoff zur Anregung mit UV- und langwelligem Licht nach Anspruch 1.
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