專利名稱：鋇鎂鋁酸鹽磷光體的制作方法
發明的領域本發明涉及鋇鎂鋁酸鹽磷光體以及由含所說磷光體的相應的磷光體混合物、燈和顯示器。
背景技術：
鋇鎂鋁酸鹽磷光體是公知的，并且廣泛地用作發射藍光的磷光體，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高的量子效應和適宜的光譜分布。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容。
然而，鋇鎂鋁酸鹽磷光體的一個重要缺點是在運行期間的穩定性不夠，尤其是用波長低于200nm的VUV(遠紫外)輻射激勵的情況更是如此。穩定性或可維持性差，導致量子效應變差，并且導致發射譜的漂移。因此，磷光體混合物和使用常規鋇鎂鋁酸鹽磷光體的燈隨著運行時間的加長，表現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，即相關的彩色溫度越高，這個問題越嚴重。然而，這種較高的彩色溫度卻是顯示器和顯示照明系統所特有的。
發明的概述鑒于傳統的鋇鎂鋁酸鹽磷光體的上述問題，本發明旨在改進鋇鎂鋁酸鹽磷光體的效率、穩定性、或可維持性。
因此，本發明的第一個目的是界定在效率、穩定性、和可維持性方面都得以改進的鋇鎂鋁酸鹽磷光體，本發明的第二個目的是提供一種得到相應改進的通用的磷光體混合物，本發明的第三個目的是提供基于按照本發明的磷光體的一種改進的燈和一種改進的顯示器，本發明的最后的第四個目的是提供一種新的用于本發明的磷光體的制造方法。
按照本發明，這些目的是借助于由下式表示的磷光體實現的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，本發明的目的借助于一種磷光體混合物實現，所說的磷光體混合物包括所說的磷光體、一種發射紅光的磷光體和一種發射綠光的磷光體，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數是5％到40％，所說發射紅光的磷光體的重量百分數是10％到50％，所說發射綠光的磷光體的重量百分數是30％到70％。
按照本發明的另一方面，本發明的目的是借助于一種磷光體混合物達到的，所說的磷光體混合物包括所說的磷光體和一種發射黃光的磷光體，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數是50％到95％，所說發射黃光的磷光體的重量百分數是5％到50％。
按照本發明的另一方面，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輻射激發磷光體，所說熒光燈包括Xe激發熒光燈。
按照本發明的另一方面，提供一種包含磷光體的等離子體顯示板。
附圖簡述

圖1表示由本發明覆蓋的鋇鎂鋁酸鹽磷光體的濃度范圍，本發明的濃度范圍和上述現有技術的這個范圍進行了比較。
圖2表示與一個常規例比較的本發明的效果，圖中表示的是對于不同的δ值和優選的e值的Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f的藍光效率維持性值相對于運行時間的關系。
圖3表示與一個常規例比較的對于所說的不同的δ值和所說的優選的e值的本發明的效果，圖中表示的是彩色點相對于運行時間的漂移。
優選實施方案的描述為了更好地理解本發明以及其它的和另外的目的、優點、和功能，應結合上述附圖參照下面的公開的所附的權利要求書。
按照本發明的磷光體(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的差別。感興趣的一個特殊條件是當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。
按照本發明的磷光體的特征在于它的Mg含量高于傳統的化學計量，BaMgAl10O17Eu，Mn所需的Mg含量。這個額外的Mg含量是由參數δ指定的，Mg含量還以O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出來的X射線衍射峰在米勒指數008處，這個峰與在米勒指數110的峰是分開的(或至少包含表示這個峰的一種結晶化合物)。
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，并且60％的含量在底邊。相應地，Al2O3的含量作為一個垂直軸出現，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％的含量結束。
將這個圖與上式Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f進行比較，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。
用標號1指定的小的平行四邊形表示按照本發明的磷光體的范圍，并且為了進行比較，大三角范圍對應于按照美國專利第4216408號的磷光體。從這個圖顯然可以看出，本發明涉及相對來說極小的面積部分，發現，和其周圍區域相比，規定的磷光體范圍具有令人驚奇地較好性質。更加優選的參數限值的組合，例如對于δ和f，可能對應于從圖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磷光體表示出在發光強度和光譜特性的可維持性方面的改進。進而，本發明提供在運行壽命開始時的改進的發光強度以及改進的藍光效率。這個藍光效率的定義是ηz=ηz/y其中η是通過人眼的光譜靈敏度V(λ)加權的發光效率，x、y、z是標準彩色座標。藍光效率的改進涉及到兩個方面，即，在運行壽命開始形的藍光效率和運行時間內的可維持性。
從圖2可以看出，δ=0.03和e=0.2(這里和下面都有m=f=0)的值將產生最好的開始藍光效率。進而，可維持性特征對于δ=0.01和δ=0.05是可以比較的。它們全都比δ=0的常規例好得多，其中具有較低e值(e=0.06)的δ=0的常規例是一個典型的生產用的磷光體，甚致于更糟。
另一方面，在圖3中，對于本發明的δ=0.01、δ=0.03和δ=0.05的所有磷光體，彩色點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的傳統的Ba1-eEueMnmMg1+δ-mAl10+2fO17+δ+3f的情況。具有e=0.06的傳統例表現出極為嚴重的彩色漂移。
可以看出，本發明使藍光效率的開始值和其可維持性都有重大改進，并且同時減小了彩色漂移現象。總之，δ=0.03是這些結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，可以使本發明的改進和效果最大。但增加Eu是昂貴的。因而，優選的作法是，只對個別的應用場合將Eu含量增加到所需量。在任何情況下，本發明的提高Mg含量的改進都和低的和高的e值有關。
通過在1400℃和1700℃之間選擇退火溫度可以優選地產生上述的BAM-VUV磷光體。對于這個下限和上限的更加優選的值分別是1500℃、1530℃、1550℃、和1660℃、1630℃、1610℃。對于本發明實施方案，使用了相對較高的退火溫度1580℃。實驗結果確認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，生產方法中的其余的細節本身都是常規的，并且是普通技術人員熟知的。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射紅光的磷光體及一個發射綠光的磷光體。優選地，發射紅光的磷光體和發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激發燈和等離子體顯示板。優選地，分別按重量百分數計，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％。
另一個優選的磷光體混合物包含上述的發射藍光的磷光體和一個發射黃光的磷光體。這個發射黃光的磷光體優選的是Y3Al5O12∶Ce，優選的重量百分數是5％到50％；而BAM-VUV磷光體的重量百分數優選的是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果，所說的混合物是由常規的BaMgAl10O17∶Eu，Mn磷光體以及按照本發明的優選特征的磷光體獲得的。表中的縮寫的含義是BAM=BaMgAl10O17∶Eu，Mn(常規的)LAP=LaPO4∶Ce，TbYOB=(Y，Gd)BO3∶Eu其中表示出在100小時運行時間開始時和結束時的彩色點。在右邊欄列中給出了它們之間的差。比較上邊的3個例子(常規的)和下邊的3個例子(本發明的)可以看出，本發明的典型的磷光體混合物有明顯的改進。
表1具有BAM和BAM-VUV的三帶白色混合物的例子


因為本發明的BAM-VUV磷光體的可維持性和效率都得到了改進，所以在涉及VUV激發的應用中使用鋇鎂鋁型磷光體現在已是實際可行的了。這樣一種燈的優選選擇是加入按照本發明的磷光體或磷光體混合物的無聲放電燈，優選的是Xe激發燈。在以下的參考文獻中可以找到這種VUV應用的實例，這里參照引用了它們公開的內容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激發燈。
WO97/04625涉及這種燈的操作方法和特殊結構，可以使這個燈非常平坦，并且容易覆蓋大的區域。
就本發明的顯示器和等離子體顯示板來說，它們的技術本身是公知的。然而，按照本發明，提供一種新的磷光體和磷光體混合物，它們在藍光效率和藍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。所有這些性質對于上面已經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明的磷光體中。
這種顯示器的結構是現有技術的內容；參照下面的出版物，這里參照引用了它們的內容P.S.Friedman，“等離子體顯示板是低成本技術嗎 “InformationDisplay(信息顯示)，Vol.ll，No10(1995)22-25，進一步參照J.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.
雖然已經表示和描述了當前被認為是優選的本發明的實施方案，但本領域的普通技術人員顯然可以看出，在不偏離由所附的權利要求書定義的本發明的范圍的條件下還可以進行各種各樣的變化和改進。
權利要求
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．權利要求1的磷光體，其特征在于；0.03≤δ≤0.04。
3．權利要求1的磷光體，其特征在于0.15≤e≤0.2。
4．權利要求3的磷光體，其特征在于m≤0.02。
5．權利要求3的磷光體，其特征在于；0.03≤δ≤0.04。
6．權利要求1的磷光體，其特征在于0.05≤m≤0.1。
7．權利要求6的磷光體，其特征在于0.15≤e≤0.2。
8．權利要求7的磷光體，其特征在于；0.03≤δ≤0.04。
9．權利要求1的磷光體，其特征在于0≤f≤0.3。
10．權利要求9的磷光體，其特征在于0.15≤e≤0.2并且0.03≤δ≤0.04。
11．權利要求1的磷光體，其特征在于進一步包括結晶化合物，該結晶化合物的X射線衍射峰在米勒指數008處，這個峰與在米勒指數110處的峰是分開的。
12．一種磷光體混合物，包括一種發射紅光的磷光體，一種發射綠光的磷光體，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數是5％到40％，所說發射紅光的磷光體的重量百分數是10％到50％，所說發射綠光的磷光體的重量百分數是30％到70％。
15．一種磷光體混合物，包括一個發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．權利要求15的磷光體，其特征在于所說發射黃光的磷光體是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數是50％到95％，所說發射黃光的磷光體的重量百分數是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輻射激發的。
20．權利要求19的熒光燈，其特征在于熒光燈是Xe激發燈。
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。
22．一種用于產生權利要求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的熒光燈應用中和利用VUV激發的應用中,其中包括Xe激發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 優先權日1997年12月23日
發明者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