DE60207906T2

DE60207906T2 - Leuchtstoff

Info

Publication number: DE60207906T2
Application number: DE60207906T
Authority: DE
Inventors: Takashi Sapporo-shi Takeda; Susumu Kitasoma-gun Miyazaki
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-01-31
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2006-08-17
Anticipated expiration: 2022-01-30
Also published as: US20020158229A1; DE60207906D1; TW583297B; JP2002226852A; EP1229098A2; CN1369539A; KR20020064168A; US6736994B2; EP1229098B1; EP1229098A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Leuchtstoff, der geeigneterweise in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Element, wie einen Plasmaflachschirm (nachstehend als PDP bezeichnet) und eine Edelgaslampe, verwendet wird, und ein durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element, in dem der vorstehende Leuchtstoff verwendet wird.
Ein durch z.B. Vakuum-Ultraviolettstrahlung zum Lichtemittieren angeregter Leuchtstoff wurde vorgeschlagen. Zum Beispiel wurde BaMgAl₁₀O₁₇:Eu, bestehend aus Ba, Mg, Al, O und einem Aktivator (Eu), praktisch als blauer Leuchtstoff zur Verwendung in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element verwendet und Zn₂SiO₄:Mn, bestehend aus Zn, Si, O und einem Aktivator (Mn), wurde praktisch als grüner Leuchtstoff verwendet. Beispiele der praktisch verwendeten roten Leuchtstoffe schließen (Y, Gd)BO₃:Eu, bestehend aus Y, Gd, B, O und einem Aktivator (Eu), ein. Jedoch ist zur geeigneteren Verwendung der Leuchtstoffe in einem PDP eine weitere Verbesserung der Leuchtdichte der Leuchtstoffe erwünscht.
Vor kurzem wurde von einem roten Leuchtstoff, bestehend aus Ba, Gd, B, O und einem Aktivator (Eu), ausgedrückt als BaGdB₉O₁₆:Eu, von Georgia Institute of Technology (Extended Abstracts of the Sixth International Conference on the Science and Technology of Display Phosphors, S. 17–19) berichtet und zog Aufmerksamkeit auf sich.
US-A-4 946 621 betrifft einphasige kristalline gemischte Borate der empirischen Formel M(II)_1-xEu(II)_xM(III)_pEu(III)_qTb(III)_rB₉O₁₆, wobei:

– M(II) Barium, Strontium, Blei oder Calcium darstellt;
– M(III) Lanthan, Gadolinium, Yttrium, Cer, Luthetium oder Bismut darstellt;
– 0 ≤ x ≤ 0,2; und
– p, q und r jeweils eine Zahl im Bereich von 0 bis 1 darstellen,

Lumineszierende Stoffe, die auf den gemischten Boraten basieren, sollen in fluoreszierenden Lampen und Quecksilber-Dampfentladungslampen, sowie Plasmaschirmen geeignet sein.
US-A-6 004 481 und WO 99 50880 A betreffen Terbium-aktivierte Yttriumgadoliniumborat (und Yttriumborat)-Leuchtstoffe, die gegebenenfalls durch Cer sensibilisiert sind, der empirischen Formel (Y_1-x-y-zGd_xTb_yCe_z)BO₃, wobei 0,0 ≤ x ≤ 0,2, 0,01 ≤ y ≤ 0,1 und 0,0 ≤ z ≤ 0,1. Sie berichten über die Verwendung dieser Leuchtstoffe für Anwendungen von durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Elementen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Leuchtstoff, der zur Verwendung in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Element mit hoher Emissionsleuchtdichte geeignet ist, und ein durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element bereitzustellen, in dem der Leuchtstoff verwendet wird.
Diese Aufgabe konnte auf der Basis der Feststellung gelöst werden, dass ein Leuchtstoff, der als Mutterkristall eine kristalline Verbindung, bestehend aus Ba, Gd, Y, B und O, aufweist und mindestens eine oder mehrere Substanzen, ausgewählt aus Ce und Tb, als Aktivator enthält, hohe Emissionsleuchtdichte aufweist.
Insbesondere stellt die vorliegende Erfindung ein durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element bereit, umfassend einen Leuchtstoff, welcher Ba, Gd, Y, B, O und mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb, umfasst.
Die folgende Beschreibung erklärt die vorliegende Erfindung im Einzelnen.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Leuchtstoff ist ein Leuchtstoff, umfassend Ba, Gd, Y, B, O und mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb. Mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb, wird vorzugsweise als Aktivator verwendet. Außerdem weist der Leuchtstoff vorzugsweise eine Zusammensetzung auf, die durch die Formel BaGd_1-a-bY_aLn_bB₉O₁₆ ausgedrückt ist (wobei Ln eines oder mehrere, ausgewählt aus Ce und Tb, bedeutet und a und b 0,05 ≤ a ≤ 1 bzw. 0,003 ≤ b ≤ 0,5 erfüllt). Da ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff hohe Emissionsleuchtdichte insbesondere aufweist, wenn er durch Vakuum-Ultraviolettstrahlen angeregt wird, wird er geeigneterweise in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Element verwendet.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Leuchtstoff kann auf folgende Weise hergestellt werden.
Beispiele der als Quelle von Barium zu verwendenden Materialien schließen ein: Substanzen, die bei hoher Temperatur zersetzt werden, wobei sie sich in Oxide umwandeln, wie Hydroxide, Carbonate, Nitrate, Halogenide und Oxalate, mit hoher Reinheit (nicht weniger als 99%); und Oxide mit hoher Reinheit (nicht weniger als 99,9%).
Beispiele der Materialien, die als Quellen von Gadolinium und Yttrium zu verwenden sind, schließen ein: Substanzen, die bei hoher Temperatur zersetzt werden, wobei sie sich in Oxide umwandeln, wie Hydroxide, Carbonate, Nitrate, Halogenide und Oxalate, mit hoher Reinheit (nicht weniger als 99%); und Oxide mit hoher Reinheit (nicht weniger als 99,9%).
Als Bormaterialien können z.B. Boroxid und Borsäure mit hoher Reinheit verwendet werden.
Beispiele des Materials, das Cer oder Terbium enthält, das als Aktivator verwendet werden kann, schließen ein: Substanzen, die bei hoher Temperatur zersetzt werden, wobei sie sich in Oxide umwandeln, wie Hydroxide, Carbonate, Nitrate, Halogenide und Oxalate, mit hoher Reinheit (nicht weniger als 99%); und Oxide mit hoher Reinheit (nicht weniger als 99,9%).
Das Verfahren zur Herstellung des in der vorliegenden Erfindung verwendeten Leuchtstoffs ist nicht besonders beschränkt, und der Leuchtstoff kann zum Beispiel durch Mischen und Brennen der vorstehend genannten Materialien hergestellt werden. Der Leuchtstoff, der eine bevorzugte Zusammensetzung aufweist, die durch die Formel BaGd_1-a-bY_aLn_bB₉O₁₆ (wobei Ln eines oder mehrere, ausgewählt aus Ce und Tb, darstellt, und a und b 0,05 ≤ a ≤ 1 bzw. 0,003 ≤ b ≤ 0,5 erfüllt) ausgedrückt wird, wird durch Abwiegen und Mischen der vorstehenden Materialien, so dass die vorstehende Zusammensetzung erhalten wird, und Brennen derselben hergestellt. Es sollte jedoch angemerkt werden, dass normalerweise die Borquelle in einem Überschuß darin gemischt wird, da die Menge der Borverbindung durch Verdampfen während des Brennens zum Abnehmen neigt. Zum Mischen der Materialien können eine Kugelmühle, die normalerweise industriell verwendet wird, ein Mischer vom V-Typ oder ein Rührer verwendet werden.
Nach dem Mischen wird das erhaltene Gemisch bei einer Temperatur im Bereich von etwa 900°C bis 1100°C für etwa 1 bis 100 Stunden gebrannt, wobei ein erfindungsgemäßer Leuchtstoff erhalten werden kann. Wenn Substanzen, die bei hoher Temperatur zersetzt werden können, wobei sie sich in Oxide umwandeln, wie Hydroxide, Carbonate, Nitrate, Halogenide und Oxalate, in den Materialien verwendet werden, ist es möglich, das Gemisch bei einer Temperatur in zum Beispiel einem Bereich von etwa 600°C bis 800°C vor dem Hauptbrennen vorzubrennen.
Die Atmosphäre zum Brennen ist nicht besonders beschränkt. Wenn Cer oder Terbium als Aktivator zugegeben wird, wird das Gemisch vorzugsweise in einer reduzierenden Atmosphäre, wie Stickstoff oder Argon, gebrannt, die etwa 0,1 bis 10 Vol.-% Wasserstoff enthält. Die Atmosphäre für das Vorbrennen kann Umgebungsatmosphäre oder eine reduzierende Atmosphäre sein. Zum Beschleunigen der Brennreaktion kann eine geeignete Menge des Fließmittels zugegeben werden.
Außerdem kann der mit dem vorstehenden Verfahren erhaltene Leuchtstoff mit zum Beispiel einer Kugelmühle oder einer Strahlmühle zerstoßen werden. Der Leuchtstoff kann auch gewaschen und klassiert werden. Zum Verbessern der Kristallinität des erhaltenen Leuchtstoffs kann er wieder gebrannt werden.
Der so erhaltene in der vorliegenden Erfindung verwendete Leuchtstoff zeigt hohe Leuchtdichte, wenn er durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregt wird und daher wird er geeigneterweise in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Element, wie PDP oder einer Edelgaslampe, verwendet.
Ein PDP, in der der Leuchtstoff verwendet wird, kann mit einem bekannten Verfahren, wie dem Verfahren, offenbart in JP-A-10 (1998)-195428, hergestellt werden. Blaue, grüne und rote Leuchtstoffe zur Verwendung in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Element werden in einem organischen Lösungsmittel und einem Bindemittel, hergestellt aus zum Beispiel einer Celluloseverbindung oder einer Polymerverbindung, wie Polyvinylalkohol, gemischt, so dass eine Leuchtstoffpaste hergestellt wird. Die Paste wird mit einem Verfahren, wie Siebdruck, über eine Innenoberfläche eines Rücksubstrats aufgetragen, das durch Trennwände in Streifenform aufgeteilt ist und mit Addresselektroden, sowie Oberflächen der Trennwände versehen ist, und die aufgetragene Paste wird getrocknet. So werden die Leuchtstoffschichten der jeweiligen Farben gebildet. Ein Oberflächen-Glassubstrat wird laminiert und darauf gebunden, das mit transparenten Elektroden und Buselektroden, die in einer Richtung orthogonal zu den Leuchtstoffschichten gerichtet sind, sowie einer dielektrischen Schicht und einer Schutzschicht auf seiner Innenoberfläche versehen ist. Dann wird das Innere davon evakuiert, während ein Edelgas, wie Xe oder Ne, eingebracht und darin bei geringem Druck versiegelt wird, um so einen Entladungsraum zu bilden. So wird ein PDP hergestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung stellt ein durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element, wie PDP oder eine Edelgaslampe, in der der Leuchtstoff verwendet wird, hohe Leuchtdichte bereit.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Leuchtstoff kann durch andere Ultraviolettstrahlen als Vakuum-Ultraviolettstrahlen, Röntgenstrahlen oder elektronische Strahlen angeregt werden und kann in einem Element verwendet werden, das andere Ultraviolettstrahlen als die Vakuum-Ultraviolettstrahlen, Röntenstrahlen und elektronischen Strahlen als Anregungsquelle verwendet.
Beispiele
Die folgende Beschreibung erklärt die vorliegende Erfindung im Einzelnen in Bezug auf die Beispiele. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Beispiele beschränkt.
Bezug 1
Die jeweiligen Materialien, die 2,44 g Bariumcarbonat (BaCO₃), 2,07 g Gadoliniumoxid (Gd₂O₃), 7,56 g Borsäure (H₃BO₃) und 0,16 g Europiumoxid (Eu₂O₃) einschlossen, wurden gemischt und danach an Luft bei 1000°C 24 Stunden gebrannt. So wurde ein roter Leuchtstoff erhalten, der eine Zusammensetzung aufweist, die durch die Formel BaGd_0,925Eu_0,075B₉O₁₆ ausgedrückt wird. Dieser Leuchtstoff wurde mit Vakuum-Ultraviolettstrahlen mit EXCIMER 146 nm LAMP (hergestellt von Ushio Inc.) in einer Vakuumkammer mit einem Vakuum von nicht mehr als 6,7 MPa (5 × 10^–2 Torr) bestrahlt. Folglich emittierte der Leuchtstoff rotes Licht.
Beispiel
Die jeweiligen Materialien, die 2,56 g Bariumcarbonat (BaCO₃), 1,09 g Gadoliniumoxid (Gd₂O₃), 0,68 g Yttriumoxid (Y₂O₃), 7,95 g Borsäure (H₃BO₃) und 0,18 g Terbiumoxid (Tb₄O₇) einschlossen, wurden gemischt und danach in einer reduzierenden Atmosphäre, die 2 Volumenprozent (Vol.-%) Wasserstoff und 98 Vol.-% Stickstoff enthielt, bei 1000°C für 24 Stunden gebrannt. So wurde ein grüner Leuchtstoff erhalten, der eine Zusammensetzung aufweist, die durch die Formel BaGd_0,4625Y_0,4625Tb_0,075B₉O₁₆ ausgedrückt wird. Dieser Leuchtstoff wurde mit Vakuum-Ultraviolettstrahlen mit EXCIMER 146 nm LAMP (Typ H0012, hergestellt von Ushio Inc.) in einer Vakuumkammer mit einem Vakuum von nicht mehr als 6,7 MPa (5 × 10^–2 Torr) bestrahlt. Folglich emittierte der Leuchtstoff ein grünes starkes Licht.
Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Leuchtstoff, der hohe Emissionsleuchtdichte aufweist, kann insbesondere geeignet in einem durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierenden Element, wie einem PDP oder einer Edelgaslampe, verwendet werden, wobei ein durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element mit hoher Leuchtdichte implementiert wird. So weist die Verwendung des Leuchtstoffs einen signifikanten industriellen Vorteil auf.

Claims

Durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element, umfassend einen Leuchtstoff, welcher Ba, Gd, Y, B, O und mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb, umfasst.
Durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element nach Anspruch 1, wobei der Leuchtstoff mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb, als Aktivator umfasst.
Durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leuchtstoff eine Zusammensetzung aufweist, die durch folgende Formel ausgedrückt ist: BaGd_1-a-bY_aLn_bB₉O₁₆ wobei Ln mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb, bedeutet; und a und b 0,05 ≤ a ≤ 1 bzw. 0,003 ≤ b ≤ 0,5 erfüllt.
Verwendung eines Leuchtstoffes, welcher Ba, Gd, Y, B, O und mindestens eines, ausgewählt aus Ce und Tb, umfasst, als durch Vakuum-Ultraviolettstrahlung angeregtes Licht emittierendes Element.