DE602004000427T2 - Grün-emittierender Leuchtstoff mit hoher Helligkeit - Google Patents

Description

• TECHNISCHES GEBIET
• Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Leuchtstoffe für Plasmabildschirme. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung grünemittierende Borat-Leuchtstoffe.
• HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• Um eine volle Farbwiedergabe zu erzielen, besteht ein Plasmabildschirm (PDP) aus Bildelementen oder Pixeln, die Licht entsprechend den drei Grundfarben Rot, Grün und Blau emittieren. Die Bildelemente oder Pixel werden aus rot-, grün- und blauemittierenden Leuchtstoffen gebildet, die in einer Pasten- oder Tintenform auf einer Innenwand des Gerätes abgeschieden worden sind. Die Bindemittel werden danach bei einer hohen Temperatur (etwa 400 °C) ausgebrannt. Dreifarbenemission wird erreicht, indem die Leuchtstoffe mit Vakuumultraviolettstrahlung (VUV), die durch Xenon-Neon-Gas-Entladungen (172 nm) erzeugt wird, angeregt werden. Die Lichtleistung, die Farbmaßzahl, das Nachglimmen und die Stabilität der Leuchtstoffe spielen eine wichtige Rolle für die Leistungsfähigkeit der Plasmabildschirme. Typische Leuchtstoffe, die bei Plasmabildschirm-Anwendungen eingesetzt werden, sind unter anderem ein rotemittierender Leuchtstoff (Y, Gd)BO₃:Eu(YOB), ein grünemittierender Leuchtstoff Zn₂SiO₄:Mn und ein blauemittierender BaMgAl₁₀O₁₇:Eu.
• Der herkömmliche grünemittierende Leuchtstoff Zn₂SiO₄:Mn weist die Nachteile einer fangen Abklingzeit und einer abnehmenden Lichtleistung auf, die die Leistungsmerkmale des Bildschirms nachteilig beeinflussen. Ein potentiell wirksamerer grünemittierender Leuchtstoff ist Yttrium-Gadolinium-Terbium-Borat (Y, Gd, Tb)BO₃. Die Lumineszenzeigenschaften eines Leuchtstoffsystems Y_0,95-xGd_xTb_0,05BO₃ in dem VUV-Bereich wurde von Kwon et al. in J. Luminescence 87–89 (2000) 1039–1041 beschrieben. Die auf Ohto lautende Japanische Patentanmeldung 11-071581 beschreibt einen grünemittierenden Leuchtstoff (Y, Gd, Tb)BO₃ für den Einsatz in Plasmabildschirmen. Der Leuchtstoff (Y, Gd, Tb)BO₃ weist eine höhere VUV-Absorption bei 172 nm auf und eine geringere Abnahme der Helligkeit nach dem Ausbrennen des Bindemittels. Das US-Patent US 6,469,322 B1 stellt einen grünemittierenden Leuchtstoff bereit, der insbesondere für die Umwandlung von Licht in dem UV-Blau-Bereich, zum Beispiel von einer Leuchtdiode, in Licht einer längeren Wellenlänge geeignet ist. Der Leuchtstoff hat die allgemeine Formel Ln_xBO₃:Ce³⁺ _y, Tb³⁺ _z, wobei Ln ein Element oder mehrere Elemente der Lanthanidengruppe, wie zum Beispiel Sc, Y, La, Gd und Lu, umfasst. Eine breite Palette von Zusammensetzungen wird beschrieben, jedoch ist das Vorliegen beider Aktivatorionen erforderlich.
• ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Es wurde festgestellt, dass durch Substitution einer geringen Menge von Lanthan für Yttrium die Helligkeit des Leuchtstoffes (Y, Gd, Tb)BO₃ unter VUV-Erregung verbessert wird. Der substituierte Leuchtstoff hat die allgemeine Formel: (Y_(1-x-y-z)Gd_xTb_yLa_z)BO₃, wobei
  0,01 ≤ x ≤ 0,4,
  0,01 ≤ y ≤ 0,1, und
  0 < z ≤ 0,2.
• Vorzugsweise gilt: 0,2 ≤ x ≤ 0,3, 0,03 ≤ y ≤ 0,07 und 0,05 ≤ z ≤ 0,15. Insbesondere vorzugsweise gilt 0,05 ≤ z ≤ 0,1. Der Leuchtstoff weist eine helle Grünemission (CIE-Farbkoordinaten x = 0,323, y = 0,610) unter VUV-Erregung auf. Eine zunehmende Menge von Lanthan oberhalb des vorgegebenen Bereiches bewirkt jedoch eine Verringerung der VUV-Helligkeit.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Die Figur veranschaulicht die Änderung der VUV-Helligkeit in Abhängigkeit von der Lanthankonzentration.
• AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung zusammen mit weiteren Zielen, Vorteilen und Fähigkeiten derselben wird auf die folgende Beschreibung und die anhän gigen Patentansprüche in Verbindung mit der oben genannten Zeichnung Bezug genommen.
• Die folgenden nichteinschränkenden Beispiele werden vorgestellt.
• BEISPIELE
• Mehrere Beispiele von Yttrium-Gadolinium-Terbium-Borat-Leuchtstoffen wurden mit zunehmenden Lanthan-Substitutionen hergestellt. Die Leuchtstoffe haben die allgemeine Formel (Y_(1-x-y-z)Gd_0,245Tb_0,065La_z)BO₃. Die Leuchtstoffe wurden aus Seltenerdoxid-Mitfällungen hergestellt, die durch Auflösen einer Menge von Terbiumoxid in 200 ml konzentrierter Salpetersäure, durch Verdünnen mit 300 ml Wasser und danach durch Erwärmen bei 80 °C bis 90 °C unter Rühren, bis die Lösung klar wurde, hergestellt wurden. Danach wurden zusätzliche 200 ml konzentrierter HNO₃ zugegeben. Eingewogene Mengen von Yttriumoxid, Gadoliniumoxid und Lanthanoxid wurden danach langsam zu einem Teil der terbiumhaltigen Lösung zugegeben. Die zweite Lösung wurde gerührt, bis sie klar wurde. Zusätzliche 50 ml konzentrierter HNO₃ wurden zugegeben, wenn die Lösung nicht innerhalb von 30 Minuten klar wurde. Zwei Liter einer wässrigen Oxalsäurelösung (1,7 Mol Oxalsäure auf 1 Mol Seltenerdoxid) wurden danach zugegeben, und der pH-Wert der zweiten Lösung wurde danach mit Ammoniumhydroxid (400 bis 450 ml) auf 1 bis 2 eingestellt. Die Mitfällung wurde gefiltert, getrocknet und in einem Tonerdetiegel bei 1.100 °C acht Stunden lang erwärmt, um die Oxide zu bilden. Der Borat-Leuchtstoff wurde hergestellt, indem eine Menge der kalzinierten Seltenerdoxid-Mitfällung in einem Molverhältnis von 1:1 mit Borsäure gemischt und das Gemisch drei Stunden lang bei 1.060 °C in einer dreiprozentigen Wasserstoffatmosphäre erhitzt wurde. Die Mengen von Y, La, Tb und Gd in Mol pro Mol Leuchtstoff und die VUV-Helligkeit dieser Materialien unter Erregung bei 172 nm werden in der folgenden Tabelle angegeben.
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• Wie zu erkennen ist, bewirkt die Zugabe von Lanthan eine Erhöhung der relativen VUV-Helligkeit des Leuchtstoffes bis zu 0,2 Mol La pro Mol Leuchtstoff. Bei 0,3 Mol La pro Mol Leuchtstoff fällt die VUV-Helligkeit unter die VUV-Helligkeit der Kontrolle ab, die kein Lanthan enthielt.
• Während die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt und beschrieben worden sind, wird für den Durchschnittsfachmann erkennbar sein, dass verschiedene Veränderungen und Modifizierungen daran vorgenommen werden können, ohne dass von dem Erfindungsbereich gemäß Definition in den anhängenden Patentansprüchen abgewichen würde.

Claims (6)

1. Leuchtstoff, der die allgemeine Formel (Y_(1-x-y-z)Gd_xTb_yLa_z)BO₃ hat, wobei 0,01 ≤ x ≤ 0,4, 0,01 ≤ x ≤ 0,1, und 0 ≤ x ≤ 0,2
2. Leuchtstoff nach Anspruch 1, wobei 0,2 ≤ x ≤ 0,3 und 0,03 ≤ y ≤ 0,07.
3. Leuchtstoff nach Anspruch 1, wobei 0,05 ≤ z ≤ 0,15.
4. Leuchtstoff nach Anspruch 1, wobei 0,05 ≤ z ≤ 0,1.
5. Leuchtstoff nach Anspruch 2, wobei 0,05 ≤ z ≤ 0,15.
6. Leuchtstoff nach Anspruch 2, wobei 0,05 ≤ z 0,1.