DE1817790C3

DE1817790C3 - Yttriumoxysulfid-Leuchtstoff

Info

Publication number: DE1817790C3
Application number: DE19681817790
Authority: DE
Inventors: Martin Robert Lancaster Pa. Royce (V.St.A.)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1968-10-02
Filing date: 1968-10-02
Publication date: 1979-11-08
Also published as: DE1817790A1; DE1817790B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtstoff nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruches.

Die im Htuptpatent beschriebenen Leuchtstoffe bestehen im wesentlichen aus Oxychalcogeniden des Yttrium und/oder Gadoliniums und enthalten pro Mol des Leuchtstoffs zwischen 0,0002 und 0,2 Mol eines der Elemente Dy, Er, Eu, Ho, Nd, Pr, Sm, Tb, Tm. Yttrium-Oxychalcogenid-Leuchtstoff mit Europium als Aktivator sind auch aus der NL-OS 66 03 803 bekannt

Durch die vorliegende Erfindung soll die Lichtausbeute eines Leuchtstoffes der oben genannten Art bei Anregung durch Kathodenstrahlen (kathodolumineszente Helligkeit) erhöht werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den im Patentanspruch gekennzeichneten Leuchtstoff.

Der vorliegende Leuchtstoff enthält also im Gegensatz zu dem im Hauptpatent vorgeschlagenen Leuchtstoff mindestens zwei Lanthanidenelemente. Es hat sich nämlich überraschenderweise gezeigt, daß der Zusatz von bis zu 50 ppm Terbium und/oder Praseodym die Helligkeit von mit Europium aktiviertem Yttriumoxysulfid erheblich erhöht.

Größere Mengen von Terbium und/oder Praseodym setzen die Helligkeit des Leuchtstoffes herab. Die Gegenwart von 10 bis 30 ppm Terbium erhöht andererseits die Helligkeit bei Anregung durch Kathodenstrahlen um 15 bis 30% gegenüber dem entsprechenden terbiumfreien Leuchtstoff. Die Anwesenheit von 10 bis 30 ppm Praseodym erhöht die Helligkeit um etwa 10 bis 30% gegenüber entsprechenden terbiumfreien Leuchtstoffen.

Die Konzentration an Terbium- und Praseodym-Kationen ist andererseits so klein, daß die Spektralverteilung der Lumineszenzemission praktisch unbeeinflußt bleibt. Die zusätzlichen Kationen stellen also keine Primäraktivatoren dar. Andererseits bewirken sie auch keine Speichereffekte, so daß sie auch nicht als Sekundäraktivatoren angesehen werden können.

Ein Yttriumoxysulfid-Leuchtstoff der vorliegenden Art kann wie folgt hergestellt werden:

Etwa 220 g Yttriumoxid und 10,56 g Europiumoxid werden in Salpetersäure gelöst und die Lösung wird mit Wasser auf etwa 3500 ml verdünnt. Dieser Nitratlösung werden unter dauerndem Umrühren etwa 2300 ml einer 10%-igen Oxalsäurelösung zugesetzt, wobei gleichzeitig Yttrium- und Europiumoxalat ausfallen. Der Mischniederschlag wird abgefiltert, gewaschen und getrocknet Der getrocknete Niederschlag wird etwa eine Stunde in Luft bei 1250⁰C erhitzt und dadurch in ein Mischoxid übergeführt Dem Mischoxid werden 0,001% (10 ppm) in Form einer kleinen Menge einer verdünnten Terbiumnitratlösung zugesetzt Die Lösung ist so stark verdünnt und wird in einer so geringen Menge angewendet, daß sich der gewünschte Anteil an

ίο Terbium ergibt Das Mischoxid wird dann etwa eine Stunde in strömendem Schwefelwasserstoff auf etwa 1100⁰C erhitzt und dann auf Raumtemperatur abgekühlt

Das Produkt hat eine hellrote Körperfarbe und die

is empirische Formel Yi^EUo₁OeO₂S, wie durch chemische Analyse und Röntgenanalyse festgestellt werden kann. Es zeigt sowohl Fotoluinineszenz als auch Kathodolumineszenz; die emittierte Strahlung sieht rot aus. Die Emission ist linienartig mit einem Hauptmaximum bei

etwa 6260 A und einem starken Nebenmaximum bei etwa 6175 Ä. Der Leuchtstoff kann als rotemittierender Bestandteil in einer Farbfernsehbildröhre verwendet werden.

Die Einflüsse von Terbium und Praseodym sind als sehr ähnlich wenn nicht sogar als gleich zu bezeichnen.

Beispielsweise hat Terbium ein deutliches Konzentrationsoptimum für einen maximalen Wirkungsgrad bei etwa 10 ppm (Teilen pro Million) wie in der lediglich zur Erläuterung der Erfindung dienenden Zeichnung dargestellt ist. Die besten Ergebnisse erhält man für ein mit Europium aktiviertes Yttriumoxysulfid hinsichtlich der Sichtbarkeit, wenn der Terbiumpegel zwischen 5 und 35 ppm liegt Unterhalb von 5 ppm fällt der Wirkungsgrad ebenso wie oberhalb 50 bis 60 ppm schnell ab.

Oberhalb von 50 bis 60 ppm hat das Terbium einen Vergiftungseffekt und bei 100 ppm beträgt der Wirkungsgrad nur noch 68% des Wertes bei 10 ppm an Terbium.

Der oben beschriebene Effekt von Terbium- und Praseodym macht es auch möglich, aus Ausschußmaterial eines Leuchtstoffes wieder einen gut verwendbaren Leuchtstoff zu erhalten. Beispielsweise wurde ein mit Europium aktiviertes Yttriumoxysulfidmaterial, das durch einen Terbiumanteil von 180 ppm einen Wi rkungsgrad von 94% hatte, mit einem ähnlichen, jedoch terbiumfreien Leuchtstoff gemischt, der einen Wirkungsgrad von 80% hatte. Die Mischung iiatte einen Endgehalt von 10 bis 30 ppm an Terbium und Wirkungsgrade zwischen 104% und 109%. Ebenso

so wurde ein Yttriumoxysulfidleuchtstoff mit einem Terbiumanteil von 1000 ppm und einem Wirkungsgrad von 60% wieder mit dem gleichen terbiumfreien Leuchtstoff (Wirkungsgrad 80%) gemischt. Auch diese Mischung hatte einen Endanteil von 10 bis 30 ppm an Terbium und Wirkungsgrade zwischen 103% und 106%. Diese Ergebnisse zeigen, daß eine bestimmte Konzentration von Terbium oder Praseodym für mit Europium aktivierte Yttriumoxysulfidleuchtstoffe einen maximalen Wirkungsgrad der visuellen Emission ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Leuchtstoff auf der Basis von Oxychalcogeniden seltener Erden mit der ungefähren empirischen Formel Yp _ ,^Eu₁O₂S, wobei * zwischen 0,0002 und 0,2 liegt, nach Patent 1282819, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff zur Erhöhung der Helligkeit 0,001 bis zu 0,005% mindestens eines der Elemente Terbium und/oder Praseodym enthält