專利名稱：鋇鎂鋁酸鹽磷光體的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及鋇鎂鋁酸鹽磷光體以及由含所說磷光體的相應(yīng)的磷光體混合物、燈和顯示器。
背景技術(shù)：
鋇鎂鋁酸鹽磷光體是公知的，并且廣泛地用作發(fā)射藍(lán)光的磷光體，尤其是用于3帶白色熒光燈。這是因為鋇鎂鋁酸鹽磷光體的相當(dāng)高的量子效應(yīng)和適宜的光譜分布。在美國專利第4216408中可以找到鋇鎂鋁酸鹽磷光體的基本公開內(nèi)容。
然而，鋇鎂鋁酸鹽磷光體的一個重要缺點(diǎn)是在運(yùn)行期間的穩(wěn)定性不夠，尤其是用波長低于200nm的VUV(遠(yuǎn)紫外)輻射激勵的情況更是如此。穩(wěn)定性或可維持性差，導(dǎo)致量子效應(yīng)變差，并且導(dǎo)致發(fā)射譜的漂移。因此，磷光體混合物和使用常規(guī)鋇鎂鋁酸鹽磷光體的燈隨著運(yùn)行時間的加長，表現(xiàn)出向綠色的彩色漂移。在混合物中鋇鎂鋁酸鹽磷光體的份額越大，即相關(guān)的彩色溫度越高，這個問題越嚴(yán)重。然而，這種較高的彩色溫度卻是顯示器和顯示照明系統(tǒng)所特有的。
發(fā)明的概述鑒于傳統(tǒng)的鋇鎂鋁酸鹽磷光體的上述問題，本發(fā)明旨在改進(jìn)鋇鎂鋁酸鹽磷光體的效率、穩(wěn)定性、或可維持性。
因此，本發(fā)明的第一個目的是界定在效率、穩(wěn)定性、和可維持性方面都得以改進(jìn)的鋇鎂鋁酸鹽磷光體，本發(fā)明的第二個目的是提供一種得到相應(yīng)改進(jìn)的通用的磷光體混合物，本發(fā)明的第三個目的是提供基于按照本發(fā)明的磷光體的一種改進(jìn)的燈和一種改進(jìn)的顯示器，本發(fā)明的最后的第四個目的是提供一種新的用于本發(fā)明的磷光體的制造方法。
按照本發(fā)明，這些目的是借助于由下式表示的磷光體實現(xiàn)的Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0≤e≤0.4；0≤m≤0.3；0.01≤δ≤0.1；
0≤f≤1；和e+m＞0此外，本發(fā)明的目的借助于一種磷光體混合物實現(xiàn)，所說的磷光體混合物包括所說的磷光體、一種發(fā)射紅光的磷光體和一種發(fā)射綠光的磷光體，更加具體地說，在所說的磷光體混合物中所說磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是5％到40％，所說發(fā)射紅光的磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是10％到50％，所說發(fā)射綠光的磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是30％到70％。
按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明的目的是借助于一種磷光體混合物達(dá)到的，所說的磷光體混合物包括所說的磷光體和一種發(fā)射黃光的磷光體，更加具體地說，在所說的磷光體混合物中所說磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是50％到95％，所說發(fā)射黃光的磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是5％到50％。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種熒光燈，它包含所說的磷光體，更加具體地說，在熒光燈中利用波長低于200nm的VUV輻射激發(fā)磷光體，所說熒光燈包括Xe激發(fā)熒光燈。
按照本發(fā)明的另一方面，提供一種包含磷光體的等離子體顯示板。
附圖簡述

圖1表示由本發(fā)明覆蓋的鋇鎂鋁酸鹽磷光體的濃度范圍，本發(fā)明的濃度范圍和上述現(xiàn)有技術(shù)的這個范圍進(jìn)行了比較。
圖2表示與一個常規(guī)例比較的本發(fā)明的效果，圖中表示的是對于不同的δ值和優(yōu)選的e值的Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f的藍(lán)光效率維持性值相對于運(yùn)行時間的關(guān)系。
圖3表示與一個常規(guī)例比較的對于所說的不同的δ值和所說的優(yōu)選的e值的本發(fā)明的效果，圖中表示的是彩色點(diǎn)相對于運(yùn)行時間的漂移。
優(yōu)選實施方案的描述為了更好地理解本發(fā)明以及其它的和另外的目的、優(yōu)點(diǎn)、和功能，應(yīng)結(jié)合上述附圖參照下面的公開的所附的權(quán)利要求書。
按照本發(fā)明的磷光體(下面稱之為BAM-VUV)，由以下式表示Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0；0.05；0.1；0.15≤e≤0.2；0.25；0.3；0.4；0.05≤m≤0.1；0.2；0.3；0.01；0.015；0.02；0.025；0.03≤δ≤0.04；0.05；0.06；0.07；0.08；0.09；0.1；0；0.1；0.2≤f≤0.3；0.4；0.5；0.7；1；和e+m＞0。
就變量范圍而論，下限越高或上限越低，則這些值分別越好；只有f的下限例外，f的下限值越低則這個f值的下限越好。每個變量的上限和下限是相互獨(dú)立的，例如，條件0.05≤m≤0.1；0.2；0.3描述了變量m的6個范圍0≤m≤0.1；0≤m≤0.2；0≤m≤0.3；0.05≤m≤0.1；0.05≤m≤0.2；0.05≤m≤0.3。雖然本發(fā)明涉及的Eu和Mn作為活化元素，但加入Mn的意義主要在于最終的磷光體的彩色點(diǎn)的差別。感興趣的一個特殊條件是當(dāng)0.15≤e≤0.2；和m≤0.02時。值得注意的是，條件e=m=0被排除在外，因為磷光體至少需要一種活化元素。
按照本發(fā)明的磷光體的特征在于它的Mg含量高于傳統(tǒng)的化學(xué)計量，BaMgAl10O17Eu，Mn所需的Mg含量。這個額外的Mg含量是由參數(shù)δ指定的，Mg含量還以O(shè)的濃度顯示出來，因為Mg通常是以MgO的形式添加在磷光體配方中的。由于Mg過量，所以Mg和Mn的含量之和略為大于Ba和Eu和含量之和。觀察到δ的最佳范圍在0.03和0.04之間，e的最佳范圍在0.15和0.2之間。磷光體的另一個特征是磷光體表現(xiàn)出來的X射線衍射峰在米勒指數(shù)008處，這個峰與在米勒指數(shù)110的峰是分開的(或至少包含表示這個峰的一種結(jié)晶化合物)。
圖1的三角形示意圖借助于這個三角形的左上邊軸給出了Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f中的(Ba，Eu)O的含量，而右上邊軸給出了(Mg，Mn)O的含量(因為Eu可替換Ba和Mn可替換Mg)。這兩個軸的意思是零含量在頂點(diǎn)，并且60％的含量在底邊。相應(yīng)地，Al2O3的含量作為一個垂直軸出現(xiàn)，為了清楚起見將其表示在三角形外的左邊，在這個垂直軸的底部從40％含量開始，在頂部以100％的含量結(jié)束。
將這個圖與上式Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f進(jìn)行比較，必須注意的是，它們使用了不同的歸一化方式。在圖1中，所有的濃度的和總是1，而在上式中，(Ba，Eu)O的值總是1，并且(Mg，Mn)O的值總是1+δ。
用標(biāo)號1指定的小的平行四邊形表示按照本發(fā)明的磷光體的范圍，并且為了進(jìn)行比較，大三角范圍對應(yīng)于按照美國專利第4216408號的磷光體。從這個圖顯然可以看出，本發(fā)明涉及相對來說極小的面積部分，發(fā)現(xiàn)，和其周圍區(qū)域相比，規(guī)定的磷光體范圍具有令人驚奇地較好性質(zhì)。更加優(yōu)選的參數(shù)限值的組合，例如對于δ和f，可能對應(yīng)于從圖1所示的平行四邊形中一個甚致于更小的隅角平行四邊形。
BAM-VUV磷光體表示出在發(fā)光強(qiáng)度和光譜特性的可維持性方面的改進(jìn)。進(jìn)而，本發(fā)明提供在運(yùn)行壽命開始時的改進(jìn)的發(fā)光強(qiáng)度以及改進(jìn)的藍(lán)光效率。這個藍(lán)光效率的定義是ηz=ηz/y其中η是通過人眼的光譜靈敏度V(λ)加權(quán)的發(fā)光效率，x、y、z是標(biāo)準(zhǔn)彩色座標(biāo)。藍(lán)光效率的改進(jìn)涉及到兩個方面，即，在運(yùn)行壽命開始形的藍(lán)光效率和運(yùn)行時間內(nèi)的可維持性。
從圖2可以看出，δ=0.03和e=0.2(這里和下面都有m=f=0)的值將產(chǎn)生最好的開始藍(lán)光效率。進(jìn)而，可維持性特征對于δ=0.01和δ=0.05是可以比較的。它們?nèi)急圈?0的常規(guī)例好得多，其中具有較低e值(e=0.06)的δ=0的常規(guī)例是一個典型的生產(chǎn)用的磷光體，甚致于更糟。
另一方面，在圖3中，對于本發(fā)明的δ=0.01、δ=0.03和δ=0.05的所有磷光體，彩色點(diǎn)的漂移都是十分低的，并且在所有的3種情況下都是可以比擬的，或者甚致于好于δ=0和高e=0.2的傳統(tǒng)的Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f的情況。具有e=0.06的傳統(tǒng)例表現(xiàn)出極為嚴(yán)重的彩色漂移。
可以看出，本發(fā)明使藍(lán)光效率的開始值和其可維持性都有重大改進(jìn)，并且同時減小了彩色漂移現(xiàn)象?？傊?0.03是這些結(jié)果中的一個極好的值。
通過對于e選擇一個大的值，即高的Eu含量，可以使本發(fā)明的改進(jìn)和效果最大。但增加Eu是昂貴的。因而，優(yōu)選的作法是，只對個別的應(yīng)用場合將Eu含量增加到所需量。在任何情況下，本發(fā)明的提高M(jìn)g含量的改進(jìn)都和低的和高的e值有關(guān)。
通過在1400℃和1700℃之間選擇退火溫度可以優(yōu)選地產(chǎn)生上述的BAM-VUV磷光體。對于這個下限和上限的更加優(yōu)選的值分別是1500℃、1530℃、1550℃、和1660℃、1630℃、1610℃。對于本發(fā)明實施方案，使用了相對較高的退火溫度1580℃。實驗結(jié)果確認(rèn)了在已界定的范圍的退火溫度的重要性，并且1580℃是最佳值。附帶說一下，生產(chǎn)方法中的其余的細(xì)節(jié)本身都是常規(guī)的，并且是普通技術(shù)人員熟知的。在美國專利第4216408中描述了這樣一種方法。
可以在磷光體混合物中使用BAM-VUV磷光體，所說的磷光體混合物包括上述的磷光體和另外的一個發(fā)射紅光的磷光體及一個發(fā)射綠光的磷光體。優(yōu)選地，發(fā)射紅光的磷光體和發(fā)射綠光的磷光體分別是(Y，Gd)BO3∶Eu和LaPO4∶Ce，Tb。這個磷光體混合物特別適合于具有高的彩色溫度的Xe激發(fā)燈和等離子體顯示板。優(yōu)選地，分別按重量百分?jǐn)?shù)計，BAM-VUV磷光體的含量是5％到40％，(Y，Gd)BO3∶Eu的含量是10％到50％，LaPO4∶Ce，Tb的含量是30％到70％。
另一個優(yōu)選的磷光體混合物包含上述的發(fā)射藍(lán)光的磷光體和一個發(fā)射黃光的磷光體。這個發(fā)射黃光的磷光體優(yōu)選的是Y3Al5O12∶Ce，優(yōu)選的重量百分?jǐn)?shù)是5％到50％；而BAM-VUV磷光體的重量百分?jǐn)?shù)優(yōu)選的是50％到95％。
更加具體地說，在上述的磷光體混合物中描述的磷光體人有下述成分1、LaPO4∶Ce，Tb=La1-a-bCeaTbbP1+2fO4+5f其中0；0.1；0.15≤a≤0.3；0.4；0.6；0.05≤b≤0.2；0.3；0.5；0≤f≤0.1；2、(Y，Gd)BO3∶Eu=Y1-a-bGdaEubB1+2fO3+3f其中0≤a≤0.25；0.5；0.99；0.01；0.03；0.05≤b≤0.15；0.2；0.3；a+b≤1；0≤f≤0.2；3、Y3Al5O12∶Ce=Y3-aCeaAl5+2fO12+3f0.01；0.05≤a≤0.15；0.3；0.5；0≤f≤0.5；表1表示三帶白色混合物的典型結(jié)果，所說的混合物是由常規(guī)的BaMgAl10O17∶Eu，Mn磷光體以及按照本發(fā)明的優(yōu)選特征的磷光體獲得的。表中的縮寫的含義是BAM=BaMgAl10O17∶Eu，Mn(常規(guī)的)LAP=LaPO4∶Ce，TbYOB=(Y，Gd)BO3∶Eu其中表示出在100小時運(yùn)行時間開始時和結(jié)束時的彩色點(diǎn)。在右邊欄列中給出了它們之間的差。比較上邊的3個例子(常規(guī)的)和下邊的3個例子(本發(fā)明的)可以看出，本發(fā)明的典型的磷光體混合物有明顯的改進(jìn)。
表1具有BAM和BAM-VUV的三帶白色混合物的例子


因為本發(fā)明的BAM-VUV磷光體的可維持性和效率都得到了改進(jìn)，所以在涉及VUV激發(fā)的應(yīng)用中使用鋇鎂鋁型磷光體現(xiàn)在已是實際可行的了。這樣一種燈的優(yōu)選選擇是加入按照本發(fā)明的磷光體或磷光體混合物的無聲放電燈，優(yōu)選的是Xe激發(fā)燈。在以下的參考文獻(xiàn)中可以找到這種VUV應(yīng)用的實例，這里參照引用了它們公開的內(nèi)容WO94/23442涉及無聲放電的基本操作方法，該無聲放電可以用于Xe激發(fā)燈。
WO97/04625涉及這種燈的操作方法和特殊結(jié)構(gòu)，可以使這個燈非常平坦，并且容易覆蓋大的區(qū)域。
就本發(fā)明的顯示器和等離子體顯示板來說，它們的技術(shù)本身是公知的。然而，按照本發(fā)明，提供一種新的磷光體和磷光體混合物，它們在藍(lán)光效率和藍(lán)光效率的可維持性方面以及在克服彩色漂移方面都有明顯改進(jìn)。所有這些性質(zhì)對于上面已經(jīng)提到過的顯示燈和等離子體顯示板都是特別重要的。因此，本發(fā)明還涉及顯示器和等離子體顯示板，它們的特征包含在按照本發(fā)明的磷光體中。
這種顯示器的結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有技術(shù)的內(nèi)容；參照下面的出版物，這里參照引用了它們的內(nèi)容P.S.Friedman，“等離子體顯示板是低成本技術(shù)嗎 “InformationDisplay(信息顯示)，Vol.ll，No10(1995)22-25，進(jìn)一步參照J(rèn).P.Boeuf，H.Doyeaux，″模擬大面積等離子體顯示板″，Euro-physics News(歐洲物理新聞)Vol.27，No.2(1996)，46-49.
雖然已經(jīng)表示和描述了當(dāng)前被認(rèn)為是優(yōu)選的本發(fā)明的實施方案，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員顯然可以看出，在不偏離由所附的權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的范圍的條件下還可以進(jìn)行各種各樣的變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1．一種磷光體，由下式表示Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0≤e≤0.4；0≤m≤0.3；0.01≤δ≤0.1；0≤f≤1；和e+m＞0
2．權(quán)利要求1的磷光體，其特征在于；0.03≤δ≤0.04。
3．權(quán)利要求1的磷光體，其特征在于0.15≤e≤0.2。
4．權(quán)利要求3的磷光體，其特征在于m≤0.02。
5．權(quán)利要求3的磷光體，其特征在于；0.03≤δ≤0.04。
6．權(quán)利要求1的磷光體，其特征在于0.05≤m≤0.1。
7．權(quán)利要求6的磷光體，其特征在于0.15≤e≤0.2。
8．權(quán)利要求7的磷光體，其特征在于；0.03≤δ≤0.04。
9．權(quán)利要求1的磷光體，其特征在于0≤f≤0.3。
10．權(quán)利要求9的磷光體，其特征在于0.15≤e≤0.2并且0.03≤δ≤0.04。
11．權(quán)利要求1的磷光體，其特征在于進(jìn)一步包括結(jié)晶化合物，該結(jié)晶化合物的X射線衍射峰在米勒指數(shù)008處，這個峰與在米勒指數(shù)110處的峰是分開的。
12．一種磷光體混合物，包括一種發(fā)射紅光的磷光體，一種發(fā)射綠光的磷光體，和由下式表示的第三種磷光體Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0≤e≤0.4；0≤m≤0.3；0.01≤δ≤0.1；0≤f≤1；和e+m＞0。
13．權(quán)利要求12的磷光體混合物，其特征在于第三磷光體的銪含量為0.15≤e≤0.2；所說的發(fā)射紅光的磷光體是Y1-a-bGdaEubB1+2fO3+3f’其中0≤a≤0.99；0.01≤b≤0.3；a+b≤1；0≤f≤0.2；并且所說發(fā)射綠光的磷光體是La1-a-bCeaTbbP1+2fO4+5f其中0≤a≤0.6；0.05≤b≤0.5；a+b≤10≤f≤0.1。
14．權(quán)利要求13的磷光體混合物，其特征在于所說第三磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是5％到40％，所說發(fā)射紅光的磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是10％到50％，所說發(fā)射綠光的磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是30％到70％。
15．一種磷光體混合物，包括一個發(fā)射黃光的磷光體和一種由下式表示的第二磷光體Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0≤e≤0.4；0≤m≤0.3；0.01≤δ≤0.1；0≤f≤1；和e+m＞0。
16．權(quán)利要求15的磷光體，其特征在于所說發(fā)射黃光的磷光體是Y3-aCeaAl5+2fO12+3f其中0.01≤a≤0.5；0≤f≤0.5。
17．權(quán)利要求16的磷光體，其特征在于；所說第二磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是50％到95％，所說發(fā)射黃光的磷光體的重量百分?jǐn)?shù)是5％到50％。
18．一種包含由下式表示的磷光體的熒光燈Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0≤e≤0.4；0≤m≤0.3；0.01≤δ≤0.1；0≤f≤1；和e+m＞0。
19．權(quán)利要求18的熒光燈，其特征在于磷光體是由波長小于200nm的VUV輻射激發(fā)的。
20．權(quán)利要求19的熒光燈，其特征在于熒光燈是Xe激發(fā)燈。
21．一種包含由下式表示的磷光體的等離子體顯示板Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f其中0≤e≤0.4；0≤m≤0.3；0.01≤δ≤0.1；0≤f≤1；和e+m＞0。
22．一種用于產(chǎn)生權(quán)利要求1的磷光體的方法，它包括退火步驟，退火溫度在1400℃和1700℃之間。
23．權(quán)利要求22的方法，其特征在于所說退火溫度為1580±30℃。
全文摘要
提供一種具有改進(jìn)的可維持性和效率的鋇鎂鋁酸鹽磷光體。新的磷光體適于用在常規(guī)的熒光燈應(yīng)用中和利用VUV激發(fā)的應(yīng)用中,其中包括Xe激發(fā)燈和等離子體顯示板。
文檔編號H01J61/44GK1283305SQ98812516
公開日2001年2月7日 申請日期1998年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月23日
發(fā)明者M·察豪, D·施米德特, U·米勒, C·F·徹諾特 申請人:電燈專利信托有限公司