DE2408835C2

DE2408835C2 - Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre

Info

Publication number: DE2408835C2
Application number: DE2408835A
Authority: DE
Inventors: Roelof Egbert Eindhoven Schuil
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1973-03-08
Filing date: 1974-02-23
Publication date: 1984-03-15
Also published as: FR2220869A1; US3868533A; NL7303250A; JPS5328146B2; DE2408835A1; JPS49121790A; NL174003C; FR2220869B1; CA1024338A; BE811954A; GB1432733A

Description

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entspricht, worin M mindestens eines der Elemente Yttrium, Gadolinium, Lanthan und Lutetium darstellt und worin

0,003 SxS 0,030,
0,0001 SyS 0,005 und
O SzS Sind.

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß M Yttrium und/oder Gadolinium ist.

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Die Erfindung betrifft einen Leuchtschirm einer Jo Kathodenstrahlröhre, der zur Schwarz-Weiß-Wiedergabe von Bildern geeignet ist dnd der mit einem mit Terbium aktivierten Lamhanidenoxysulfid-Leuchtstoff von mindestens einem der Eiern, nte Yttrium, Gadolinium, Lanthan und Lutetium versehen ist, wobei der « Terbiumanteil 0,3 bis 3 MoL-% der Lanthanid-Komponente beträgt.

Sowohl aus der DE-AS 12 82 819 als auch aus der US-PS 34 18 247 ist es bereits bekannt, für den erwähnten Zweck ein solches iumineszierendes terbiumaktiviertes -»o Oxysulfid einer oder mehrerer der Seltenen Erden Yttrium, Gadolinium, Lanthan und Lutetium anzuwenden. Die dort beschriebenen Oxysulfide enthalten als Aktivator eines der Elemente Dysprosium, Erbium, Europium, Holmium, Neodym, Praseodym, Samarium, « Terbium oder Thulium. Das mit Terbium aktivierte Oxysulfid, das eine hohe Energieumwandlungsausbeute ergibt, weist bei äußerst niedrigen Terbiumkonzentrationen eine blaue Emission auf. Eine Anwendung höherer Terbiumgehalte ergibt jedoch Stoffe, deren Emissionsfarbe mehr zum grünen Bereich des Spektrums verschoben ist. Bei verhältnismäßig hohen Terbiumkonzentrationen werden Stoffe mit einer sehr hellen Grünemission erzielt. Zwischen den beiden erwähnten Grenzwerten der Terbiumkonzentration findet man einen Zwischenbereich von Konzentrationen, bei denen das Oxysulfid eine nahezu weiße Emissionsfarbe aufweist. Diese Stoffe könnte man in der Leuchtschicht einer Kathodenstrahlröhre für die Schwarz-Weiß-Wiedergabe von Bildern anwenden.

Ein großer Nachteil der terbiumdotierten Oxysulfide mit Terbiumgehalten im erwähnten Zwischenbereich ist, daß das ausgestrahlte Licht einen als unangenehm empfundenen Farbaspekt besitzt. Faktisch hat die ausgesandte Strahlung eine grünblaue Farbe, deren Färbpunkt im CIE-Farbpunktdiagramm außerhalb des Gebietes liegt, in dem man sich vorzugsweise den Farbpunkt der ausgesandten Strahlung für schwarz-weiße Bildwiedergabe wünscht. Dies macht eine Anwendung dieser Oxysulfide für den beabsichtigten Zweck in der Praxis nicht gut möglich.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Leuchtschirm mit Iumineszierenden terbiumaktivierten Oxysulfiden zu schaffen, deren ausgesandte Strahlung eine weiße Farbe mit einem Farbpunkt besitzt, der sich für Kathodenstrahlröhren für die Schwarz-Weiß-Bildwiedergabe besonders eignet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der eingangs erwähnte Lanthaniden-oxysulfid-Leuchtstoff außerdem Samarium als Aktivator enthält und der Formel

(M,._x._yTb_x.₂Dy_zSm_y)₂O₂S

0,003 Sx 00,030,
0,0001 Sy^ 0,005 und
0 S ζ S 0,9 χ sind.

Ein erfindungsgemäßer Leuchtschirm enthält ein Oxysulfid, das sowohl mit Terbium als auch mit Samarium aktiviert ist. Dieser Leuchtstoff weist bei Elektronenanregung einr.Emissionsfarbe auf, deren Farbpunkt in dem für die Schwarz-Weiß-Bildwiedergabe erwünschten Bereich liegt, wenn man die Konzentration des Terbiums und des Samariums im obengenannten Bereich wählt. Dieser Leuchtschirm weist ferner den Vorteil auf, daß durch einen einzigen Leuchtstoff eine vollkommen homogene Schirmstruktur entsteht. Die mit einer Kathodenstrahlröhre mit einem derartigen Leuchtschirm erreichbaren Helligkeiten sind denen vergleichbar, die mit Röhren mit einem Gemisch aus Iumineszierenden Sulfiden erzielt werden. Der Leuchtschirm weist den weiteren Vorteil einer im allgemeinen sehr erwünschten neutralen weißen Tageslichtfarbe des Schirmes auf und ist gegen Kupferverunreinigungen unempfindlich. Die angegebenen Oxysulfidleuchtstoffe weisen gegenüber den Sulfiden eine geringere Stromsättigung auf, so daß in einer damit versehenen Kathodenstrahlröhre höhere Elektronenanregungsdichten zugelassen werden können, wodurch höhere Helligkeiten möglich sind.

Es wurde gefunden, daß der Zusatz von Samarium zu einem lumineszierenden, mit einer gewissen Terbiuinmenge aktivierten Oxysulfid einen Stoff ergibt, der bei Anregung durch Elektronen im roten Bereich des Spektrums stärker emittiert. Für das als Aktivator hinzugesetzte Terbium gilt, daß mit steigendem Terbiumgehalt die grüne Terbiumemission bei ungefähr 545 nm und 550 nm verhältnismäßig stark zunimmt. Diese Zunahme geht vorwiegend auf Kosten der Intensität der blauen Terbiumlinien im Bereich zwischen 385 und 490 nm und in bedeutend geringerem Maße auch auf Kosten der Intensität derTerbiumlinien im orangeroten Bereich von 585 nm bis 625 nm.

Ein besonderer Vorteil des bevorzugten Leuchtschirms ist, daß man den Farbpunkt der ausgesandten Strahlung durch geeignete Wahl des Terbium- und Samariumgehalts beliebig in dem für die Schwarz-Weiß-Wiedergabe gewünschten Bereich einstellen kann.

Das Samarium selbst liefert im lumineszierenden Oxysulfid nur einen geringen Beitrag zur Emission im roten Bereich des Spektrums, denn es hat sich herausgestellt, daß das Samarium vornehmlich eine Schwä-

chung der blauen Terbiumemission zugunsten der grünen und roten Terbiumemission verursacht. Bei höheren Samariumgehalten zeigt sich auch eine Schwächung der grünblauen Terbiumemission zugunsten der roten Terbiumlinien.

Ein bevorzugter Leuchtschirm enthält ein mit Terbium und Samarium aktiviertes Oxysulfid, in dem bis zu 90 Mol.-% des Terbiums durch eine entsprechende Dysprosiummen^e ersetzt ist. Dabei hat sich gezeigt, daß das Dysprosium die grüne Terbiumemission (545 nm bis 550 nm) stark erhöht, wobei die Intensität der blauen Terbiumlinien und in viel geringerem Maße die der roten Terbiumlinien abnimmt Ein zunehmender Dysprosiumgehalt hat nahezu den gleichen Effekt wie ein steigender Terbiumgehalt. Auf diese Weise können äußerst wirksame, grün lumineszierende Stoffe gewonnen werden. Ein mit Terbium und mit Dysprosium aktiviertes Oxysulfid weist jedoch, ebenso wie die mit Terbium aktivierten Oxysulfide, einen Farbpunkt auf, der für die Schwarz-Weiß-Wiedergabe von Bildern weniger geeignet ist. Um den erwünschten Farbpunkt zu erreichen, ist auch in diesem Falle ein Zusatz von Samarium erforderlich. Ein teilweiser Ersatz des Terbiums durch Dysprosium im bevorzugten Leuchtschirm ist dadurch gerechtfertigt, daß Dysprosium bedeutend billiger ist als Terbium. Ein Ersatz von mehr als 90 Mol.-*/· Terbium wird nicht angewandt, weil dann eine Korrektur des Terbiumspektrums durch den Samariumzusatz weniger gut möglich ist.

Besonders bevorzugt wird ein Leuchtschirm, der ein lumineszierendes Oxysulfid der obenerwähnten allgemeinen Formel enthält, wobei das mit M bezeichnete Element Yttrium und/oder Gadolinium ist. Mit den Oxysulfiden von Yttrium und/oder Gadolinium werden nämlich die höchsten Helligkeiten erreicht.
Die Erfindung wirf nachstehend anhand einer Zeichnung und einer Anzahl Beispiele und Messungen näher erläutert.

Dabei zeigt die Figur anhand eines CIE-Farbpunktdiagramms den Einfluß des Terbium- und des Samariumgehalts auf den Farbpunkt der von den Oxysulfiden ausgesandten Strahlung.

Um den Einfluß des Terbiumgehalts auf die Emission eines lumineszierenden Oxysulfids zu untersuchen, wurde eine Anzahl Oxysulfide hergestellt, die nur mit Terbium aktiviert sind, z. B. die Stoffe:

A. (Yo,997

B. (Yo,99o

Weiter wurden Stoffe hergestellt, die sowohl Terbium als auch Samarium als Aktivator enthalten, z. B.:

C. (Y0.SV6 Tbo,oo3Smo,ooi)202S.

Der Einfluß von Dysprosium auf cfic Terbiumemission kann mit einer samariumfreien Verbindung analog zum Stoff A nachgewiesen werfen, bei der jedoch 33 Mol.-% des Terbiums durch Dysprosium ersetzt worden sind:

D. (Y0.997 Tbo.oo2Dyo,ooi)202S.

Von den Stoffen A bis D wurden die Emissionsspektren bei Elektronenanregung gemessen. In der nachstehenden Tabelle sind die relativen Energien der Terbiumemissionslinien im sichtbaren Spektrum aufgeführt. Die Spitzenhöhe der Terbiumlinie bei 545 nm ist dabei für jeden Stoff auf 100 festgelegt.

440 457 475 485 490 545 550 587 591 620 623

V	(nm)
Stoff	\385
A	65,5
B	23
C	36
D	38

139 107 29,5 43,5

46,5 31,5 8,5 16

81,5 64,5 17,5 27,5

84,5 68 18,5 26,5

26,5 100 47 33 18,5 19,5 23,5

10,5 22,5 100 46 30,5 17 18 20,5

20,5 22 100 46,5 35 20,5 22 26

18,5 25 100 46,5 33 19 21 22,5

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A und B zeigen, daß eine Erhöhung des Terbiumgehalts in einem mit Terbium aktivierten Oxysulfid eine verhältnismäßige Zunahme der grünen Terbiumemission zur Folge hat. Diese Zunahme geht auf Kosten der blauen Terbiumemissior. und zu einem geringen Teil auch auf Kosten der roten "i'erbiumemission. Aus einem ">·' Vergleich zwischen den Messungen an den Stoffen A und C geht der Einfluß von Samarium auf die Terbiumemissin deutlich hervor. Die Terbiumemmission wird von der ultravioletten Seite des Spektrums her zugunsten der grünen Terbiumlinie, aber auch zugun- 5ί sten der roten Terbiumlinie (585 nm bis 625 nm) abgebaut. Vergleicht man schließlich die Messungen an den Stoffen A und D, dann stellt sich heraus, daß ein teilweiser Ersatz von Terbium durch Dysprosium nahezu den gleichen Effekt hat wie eine Erhöhung der Terbiumkonzentration: Die Intensität der blauen Terbiumlinien wird geringer, wobei die grüne Terbiumemission verhältnismäßig stark ansteigt. Die Strahlungsintensität im roten Bereich des Spektrums im Verhältnis zur grünen Terbiumlinie ist'füi den Stoff D nahezu gleich der für ^ den Stoff A.

Von einer Anzahl samawiümfreier Yttriumoxysulfide mit den folgenden Terbiumgehalten

x = 0,0005

χ = 0,0010

χ = 0,0020

χ = 0,0030 (Stoff A)

χ = 0,0050

χ = 0,0075

χ = 0,0100 (Stoff £)

wurde der Farbpunkt im CIE-Diagramm bestimmt. Außerdem wurde der Farbpunkt der folgenden lumineszierenden Oxysulfide gemessen:

(Yo.9965 Tbo.0030

(Yo.9960 Tbo,oo3o

(Y0.9955 Tbo.OOäO
(Yo.9950 Tbo.0030

(Yö.9940

(Stoff Q

Die X- und Y-Koordinaten der Farbpunkte dieser Stoffe wurden in das Farbpunktdiagramm nach der Figur eingetragen. Im Diagramm ist auf der horizontalen Achse die X-Koofdinale und auf der vertikalen Achse die Y-Koordinate aufgetragen. Die Linie 1 verbindet die Farbpunkte der Stoffe, die nur Terbium enthalten, und die Linie 2 die Farbpunkte der Stoffe nach

der Erfindung, die alle 0,003 Mol Terbium und eine steigende Samariummenge enthalten. Aus dem Diagramm ergibt sich, daß eine Zunahme des Terbiumgehaltes vorwiegend eine Zunahme der Y-Koordinate und eine Zunahme des Samariumgehalts vorwiegend eine Zunahme der X-Koordinate des Fairbpunktes zur Folge hat. Weiter zeigt das Diagramm deutlich, daß durch geeignete Wahl des Terbium- und Samariumgehalts jeder beliebige Farbpunkt in einem verhältnismäßig großen Bereich erzielt werden kann.

Es sei bemerkt, daß mit den samariumdotierten Stoffen Farbpunkte der ausgesandten Strahlung erreicht werden können, die einen bedeutend größeren Bereich

im Diagramm umfassen, als im allgemeinen für die Schwarz-Weiß-Wiedergabe von Bildern wünschenswert ist. Diese große Wahlmöglichkeit zeigt sich in der Praxis als besonders wünschenswert, weil man den Einfluß der Transmisston des Glases des Bildschirmes leicht ausschalten kann. Farbpunktverschiebungen als Folge der erwähnten Transmission kann man nämlich durch Anwendung eines lumineszierenden Oxylsulfids mit einer derartigen Zusammensetzung korrigieren, daß der Farbpunkt zwar nicht im gewünschten Bereich liegt, daß aber dessen Licht nach Passieren des Glasbildschirmes doch die richtige Farbe hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre, der zur Schwarz-Weiß-Wiedergabe von Bildern geeignet ist und der mit einem mit Terbium aktivierten Lanthaniden-oxysulfid-Leuchtstoff von mindestens einem der Elemente Yttrium, Gadolinium, Lanthan uud Lutetium versehen ist, wobei der Terbiumanteil 0,3 bis 3 MoL-% der Lanthanid-Kompontnte beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Lanthaniden-oxysulfid-Leuchtstofi" außerdem Samarium als Aktivator enthält und der Formel