DE4321810C2 - Grünes Licht emittierender Leuchtstoff und Kathodenstrahlröhre mit diesem Leuchtstoff - Google Patents

Grünes Licht emittierender Leuchtstoff und Kathodenstrahlröhre mit diesem Leuchtstoff

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen grünes Licht emittierenden Leuchtstoff gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 3 und eine Kathodenstrahlröhre mit diesem Leuchtstoff gemäß Oberbegriff des Anspruchs 5 bzw. 6, mit hervorragender Luminanzsätti­ gungscharakteristik bei hoher Stromdichte.
Bei einem grünes Licht emittierenden Leuchtstoff zur Verwendung in einer üblichen Kathodenstrahlröhre werden im allgemeinen Leuchtstoffe auf ZnS-Basis, wie etwa ZnS:Cu,Au,Al- Leuchtstoff, ZnS-:Cu,Al-Leuchtstoff usw. verwendet.
In letzter Zeit haben jedoch Kathodenstrahlröhren, die bei hoher Stromdichte und hoher Betriebsspannung betrieben werden, starke Beachtung gefunden, da Kathodenstrahlröhren groß und hoch­ auflösend werden. Daher wird ein Leuchtstoff mit hoher Luminanz insbesondere bei hoher Stromdichte benötigt. Da jedoch die herkömmlichen Leuchtstoffe auf ZnS-Basis bei hoher Stromdichte keine ausreichende Luminanzwirkung zur Verfügung stellen können, sind in letzter Zeit Seltene-Erden-Leuchtstoffe verwendet worden.
Als Beispiele von Seltene-Erden-Leuchtstoffen, die grünes Licht emittieren und bei hoher Stromdichte aktiviert werden, wie etwa in einer Projektionskathodenstrahlröhre, können Y3 (Al,Ga)5O12:Tb-Leuchtstoff, InBO3:Tb-Leuchtstoff, Y2SiO5:Tb- Leuchtstoff, LaOCl:Tb-Leuchtstoff, Zn2SiO4:Mn-Leuchtstoff oder deren Mischungen angegeben werden.
Der Y3(Al,Ga)5O12:Tb-Leuchtstoff weist gute Strom-Lumi­ nanzsättigungseigenschaften und eine hohe Emittierluminanz auf.
Der Y2SiO5:Tb-Leuchtstoff weist bekanntermaßen eine hohe Farbreinheit, kurze Nachglühzeit und insbesondere gute Lumi­ nanzsättigungseigenschaften auf.
LaOCl:Tb-Leuchtstoff weist gute Strom-Luminanzsättigungs­ eigenschaften und hohe Farbreinheit auf.
Zn2SiO4:Mn-Leuchtstoff weist bekanntermaßen keine gute Luminanzsättigungs- und Nachglüheigenschaften, jedoch hervor­ ragende Farbreinheit auf.
InBO3:Tb-Leuchtstoff weist bei hoher Stromdichte einen hohen Widerstand auf, ist für die Verwendung in Projektionskathoden­ strahlröhren geeignet, und weist eine gute Farbreinheit auf. Dabei ist die Nachglühzeit lang, so daß sie mit der Nachglühzeit eines Leuchtstoffs, dessen Nachglühzeit kurz ist, überlappt, wenn der Leuchtstoff bei einer Kathodenstrahlröhre verwendet wird.
Es gibt viele gemischte, grünes Licht emittierende Leucht­ stoffe, die durch Mischung der oben angegebenen Leuchtstoffe auf der Basis von seltenen Erden hergestellt sind. Als Beispiel beschreibt US Patent Nr. 4,924,139 einen gemischten Leuchtstoff aus InBO3:TB und Y3(Al,Ga)5O12:Tb, dessen Farbreinheit hervor­ ragend und dessen Nachglühzeit kurz ist.
Die oben angegebenen Leuchtstoffe und die daraus gemischten Leuchtstoffe haben jedoch unerwünschte Luminanzsättigungs- und Abschwächungseigenschaften. Dementsprechend gibt es viele Probleme, die bei den bekannten Leuchtstoffen gelöst werden sollten.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, zur Verminderung der auftretenden Probleme, wenn Leuchtstoffe bei hoher Stromdich­ te aktiviert werden, einen grünes Licht emittierenden Leucht­ stoff, der hervorragende Luminanzsättigungseigenschaften und Abschwächungseigenschaften aufweist, zu schaffen, indem hervor­ ragende Charakteristiken aufweisende Leuchtstoffe, jedoch ohne die Verwendung InBO3:Tb-Leuchtstoff, gemischt werden.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Kathodenstrahlröhre zu schaffen, deren Luminanz und Luminanzsät­ tigungscharakteristiken sehr gut sind, und die unter Verwendung des gemischten, grünes Licht emittierenden Leuchtstoffs der vor­ liegenden Erfindung hergestellt ist.
Zur Lösung der erstgenannten Aufgabe wird durch die vorliegende Erfindung ein grünes Licht emittierender Leuchtstoff gemäß Anspruch 1 geschaffen; bevorzugt ist der Leuchtstoff gemäß Anspruch 2.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann ebenfalls durch einen grünes Licht emittierenden Leuchtstoff gemäß Anspruch 3, bevorzugt Anspruch 4 gelöst werden.
Die erfindungsgemäße Kathodenstrahlröhre weist einen grünes Licht emittierenden Leuchtstoff nach einem der Ansprüche 1-4 auf.
Die Erfindung wird nun im einzelnen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff wird, als grünes Licht emittierender Leuchtstoff, der durch Mischen von drei oder vier Leuchtstoffen hergestellt ist, so hergestellt, daß er dadurch hervorragende Eigenschaften bzw. Charakteristiken aufweist, wobei die Vorteile der jeweiligen Komponenten bei gegenseitigem Aufheben ihrer Nachteile beibehalten werden.
Die Eigenschaften jedes grünes Licht emittierenden Leuchtstoffs, der bei der Herstellung des gemischten Leuchtstoffs der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist in der folgenden Tabelle 1 beschrieben.
Tabelle 1
Unter Berücksichtigung der oben erwähnten Vor- und Nachteile jedes Leuchtstoffs wird der erfindungsgemäße gemischte, grünes Licht emittierende Leuchtstoff durch Auswahl und Mischung jedes Leuchtstoffs in einem geeigneten Mischverhältnis erhalten. Dementsprechend ist die Wahl des Mischverhältnisses jedes Leuchtstoffs sehr wichtig. Das Mischverhältnis jedes Leuchtstoffs ist wie folgt definiert.
Wenn die Mischmenge des Y3(Al,Ga)5O12:Tb-Leuchtstoffs weniger als 20 Gew.-% beträgt, sind die Luminanzeigenschaften des gemischten Leuchtstoffs in unerwünschter Weise vermindert. Wenn die Menge mehr als 60 Gew.-% beträgt, sind die Farbreinheitseigen­ schaften vermindert. Dementsprechend sollte die Mischmenge des Y3(Al,Ga)5O12:Tb-Leuchtstoffs innerhalb des Bereiches von 20 bis 60 Gew.-% liegen.
Wenn die Mischmenge des LaOCl:Tb-Leuchtstoffs mehr als 30 Gew.-% beträgt, sind die Luminanz und die Luminanzsättigungs­ eigenschaften des gemischten Leuchtstoffs vermindert. Dement­ sprechend sollte die Mischmenge des LaOCl:Tb-Leuchtstoffs mehr als 0 und weniger als 30 Gew.-% betragen.
Für den Y2SiO5:Tb-Leuchtstoff gilt, daß, wenn die Mischmenge mehr als 50 Gew.-% beträgt, die Luminanzsättigungseigenschaften verbessert werden. Gleichzeitig wird die Anfangsluminanz vermindert. Entsprechend sollte die Mischmenge dieses Leucht­ stoffs mehr als 0 und weniger als 50 Gew.-% betragen.
Wenn ferner die Mischmenge des Zn2SiO4:Mn-Leuchtstoffs mehr als 20 Gew.-% beträgt, werden die Farbreinheit und die Anfangs­ luminanz verbessert. Gleichzeitig werden die Abschwächungs- und Luminanzsättigungseigenschaften vermindert. Dementsprechend sollte die Menge dieses Leuchtstoffs mehr als 0 und weniger als 20 Gew.-% betragen.
Jeder zur Herstellung des erfindungsgemäßen gemischten Leuchtstoffs verwendete Leuchtstoff wird gemäß den folgenden Verfahren hergestellt.
1) Herstellung eines Y3(Al,Ga)5O12:Tb-Leuchtstoffs
100 g Yttriumoxid (Y2O3), 52,7 g Aluminiumaloxid (Al2O3), 41,5 g Galliumoxid (Ga2O3), 10 g Terbiumoxid (Tb4O7) und 7 g Bariumfluorid (BaF2) werden homogen vermischt und dann bei 1450 bis 1550°C für eine bis drei Stunden gebrannt. Nach Abkühlung der gebrannten Mischung ergibt ein Waschen und Trocknen Y3(Al, Ga)5O12:Tb-Leuchtstoff.
2) Herstellung eines LaOCl:Tb-Leuchtstoffs
Zum homogenen Mischen von 100 g Lanthanoxid (La2O3) und 15 g Terbiumoxid (Tb4O7) werden diese in einer geeigneten Menge Salpetersäure gelöst. Dann wird ein Oxalsäurekopräzipitat von La und Tb unter Verwendung von 70 g Oxalsäure hergestellt. Nach Trocknen des erhaltenen Kopräzipitats ergeben ein erstes Brennen bei etwa 1000°C, ein darauf folgendes Trockenmischen mit 50 g NH4Cl, ein zweites Brennen bei etwa 450°C in einem Ofen, und dann ein drittes Brennen bei 1000 bis 1200°C in einer reduzie­ renden Atmosphäre für etwa zwei Stunden, Waschen und Trocknen den LaOCl:Tb-Leuchtstoff.
3) Herstellung eines Y2SiO5:Tb-Leuchtstoffs
100 g Yttriumoxid (Y2O3), 12 g Siliziumdioxid (SiO2), 10 g Terbiumoxid (Tb4O7) und 7 g Bariumfluorid (BaF2) werden homogen gemischt und in einer schwach reduzierenden Atmosphäre für eine bis drei Stunden bei 1200 bis 1400°C gebrannt. Nach Waschen des gebrannten Materials ergibt ein Trocknen den Y2SiO5:Tb-Leucht­ stoff.
4) Herstellung eines Zn2SiO4:Mn-Leuchtstoffs
40 g Zinkoxid (ZnO), 60 g Siliziumdioxid (SiO2) und 2 g Mangansulfat (MnSO4) werden gemischt und für zwei bis vier Stunden bei 1250 bis 1300°C gebrannt. Waschen und Trocknen des gebrannten Materials ergibt den Zn2SiO4:Mn-Leuchtstoff.
Vier wie oben hergestellte Fluoreszenzstoffe werden in dem bestimmten Verhältnis gemischt, so daß sie den erfindungsgemäßen gemischten, grünes Licht emittierenden Leuchtstoff ergeben. Die Mischungsverhältnisse der Proben einiger Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 2
In Tabelle 2 ist Leuchtstoff A Y3(Al,Ga)5O12:Tb, Leuchtstoff B LaOCl:Tb, Leuchtstoff C Y2SiO5:Tb, Leuchtstoff D Zn2SiO5:Mn und Leuchtstoff E InBO3:Tb.
Unter Verwendung jeder Probe werden Projektionskathoden­ strahlröhren gemäß einem herkömmlichen Verfahren hergestellt, und die Emissionseigenschaften gemäß dem Mischungsverhältnis jedes Leuchtstoffs gemessen. Dies ist in Tabelle 3 angegeben. Als Hinweis bzw. Referenz sei angegeben, daß bei der Farbwertkoordinate für die Farbe Grün die x-Koordinate kleiner als 0,350 und die y-Koordinate gröber als 0,550 ist.
Tabelle 3
  • - Der Wert des Stromes wurde bei einer Spannung von 32 kV von 200 auf 1200 µA erhöht, und gleichzeitig wurde die Luminanz gemessen, wobei der Wert der Luminanzsättigung (y) gemäß der folgenden Formel berechnet wurde
  • - Die Farbkoordinaten sind die Werte bei 350 µA.
  • - Die charakteristischen Werte jeder Emission sind bei einer Spannung von 32 kV und einer Rastergröße von 122 × 69 mm2 angegeben.
Wie in Tabelle 2 gezeigt, weist die durch Verwendung des erfindungsgemäßen Leuchtstoffs hergestellte Leuchtstoffschicht hervorragende Leuchtstoffschichteigenschaften auf. Insbesondere zeigt das Ergebnis der Probe #1, welche den InBO3:Tb-Leuchtstoff beinhaltet, daß die Luminanzeigenschaften bei hoher Stromdichte nicht gut sind. Hingegen weisen die Proben #2 bis #16, als erfindungsgemäße gemischte Leuchtstoffe, hervorragende Lumin­ anzeigenschaften bei hoher Stromdichte auf. Bezüglich der Luminanzsättigung, welche bei dem herkömmlichen Leuchtstoff bei 0,879 liegt, tritt auch eine Verbesserung ein, was den Lumi­ nanzsättigungswerten von 0,931 bis 0,981 entnehmbar ist. Das Ergebnis der Kathodenstrahlröhre, bei der die Proben #11 bis #16 verwendet werden, wird bestätigt, daß der mit drei Leuchtstoffen ohne den Leuchtstoff LaOCl:Tb gemischte Leuchtstoff ebenfalls hervorragende Wirkungen besitzt.

Claims (6)

1. Grünes Licht emittierender Leuchtstoff, basierend auf einer Mischung aus 4 Leuchtstoffkomponenten, nämlich
20 bis 60 Gew.-% Y3(Al,Ga)5O12:Tb,
10 bis 30 Gew.-% LaOCl:Tb,
20 bis 50 Gew.-% Y2SiO5:Tb, und
5 bis 20 Gew.-% Zn2SiO4:Mn.
2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, basierend auf einer Mischung aus 4 Leuchtstoffkomponenten, nämlich
30 bis 50 Gew.-% Y3(Al,Ga)5O12:Tb,
10 bis 20 Gew.-% LaOCl:Tb,
20 bis 40 Gew.-% Y2SiO5:Tb, und
5 bis 10 Gew.-% Zn2SiO4:Mn.
3. Grünes Licht emittierender Leuchtstoff, basierend auf einer Mischung aus 3 Leuchtstoffkomponenten, nämlich
20 bis 60 Gew.-% Y3(Al,Ga)5O12:Tb,
20 bis 60 Gew.-% Y2SiO5:Tb, und
5 bis 20 Gew.-% Zn2SiO4:Mn.
4. Leuchtstoff nach Anspruch 3, basierend auf einer Mischung aus
40 bis 60 Gew.-% Y3(Al,Ga)5O12:Tb,
20 bis 50 Gew.-% Y2SiO5:Tb, und
5 bis 10 Gew.-% Zn2SiO4:Mn.
5. Kathodenstrahlröhre hoher Luminanz mit grünes Licht emittierendem Leuchtstoff, basierend auf einer Mi­ schung aus 4 Leuchtstoffkomponenten, nämlich
20 bis 60 Gew.-% Y3(Al,Ga)5O12:Tb,
10 bis 30 Gew.-% LaOCl:Tb,
20 bis 50 Gew.-% Y2SiO5:Tb, und
5 bis 20 Gew.-% Zn2SiO4:Mn.
6. Kathodenstrahlröhre hoher Luminanz mit grünes Licht emittierendem Leuchtstoff, basierend auf einer Mi­ schung aus 3 Leuchtstoffkomponenten, nämlich
20 bis 60 Gew.-% Y3(Al,Ga)5O12:Tb,
20 bis 60 Gew.-% Y2SiO5:Tb, und
5 bis 20 Gew.-% Zn2SiO4:Mn.
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