專利名稱：熒光粉和熒光顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種熒光粉以及設(shè)置有該熒光粉作為發(fā)光源的熒光顯示裝置。
背景技術(shù)：
通常，已使用Zn1-xCdxS基熒光粉(下文稱為ZnCdS基熒光粉)作為被低速電子束激發(fā)而發(fā)射紅光的熒光粉，所述電子束用于例如VFD(真空熒光顯示器)的熒光顯示裝置中。近年來，考慮到環(huán)境問題，例如Cd(鎘)的有毒元素的使用受到了限制，并且ZnCdS基熒光粉的使用也受到了這樣的限制。而且，另一個(gè)問題是當(dāng)ZnCdS基熒光粉作為硫化物被到達(dá)其上的電子束的照射分解時(shí)，用作電子源的氧化物陰極的電子發(fā)射容量會(huì)被從ZnCdS基熒光粉散射的S(硫)減少。在本說明書中，除非另有說明，術(shù)語“低速電子束”解釋為通過適用于VFD的10-100(V)電壓加速的電子束。
另一方面，作為不含有Cd和S并且通過低速電子束激發(fā)而發(fā)出紅光的氧化物基熒光粉，提出了含有由堿土金屬和Ti(鈦)氧化物構(gòu)成的基質(zhì)、以及加入基質(zhì)的稀土元素和第III族元素的熒光粉。所述的堿土金屬可以為，例如，Mg、Sr、Ca或Ba。所述的稀土元素可以為，例如，Ce、Pr、Eu、Tb、Er或Tm。第III族的元素可以為，例如，Al、Ga、In或Tl。作為該組成的典型實(shí)例，有在下列專利文獻(xiàn)1和2中公開的SrTiO3:Pr，Al?！?”右邊給出的元素Pr、Al為加入至SrTiO3中的組分。在該組成中，Pr的優(yōu)選量為0.1-2(mol％)，而Al的優(yōu)選量為1-50(mol％)(見專利文獻(xiàn)1)。
另外，盡管不用于VFD，提出了CaTiO3基熒光粉作為其中堿土金屬為Ca的該組成的另一個(gè)實(shí)例，參見下列非專利文獻(xiàn)1-3中的公開內(nèi)容。在非專利文獻(xiàn)1-3中，例如，公開了通過700(V)或更高的電壓加速的電子束激發(fā)的CaTiO3:Pr、通過紫外線激發(fā)的CaTiO3:Pr，Al以及通過1(kV)的電壓加速的電子束激發(fā)的CaTiO3:Pr，Li。
JP-H08-85788A(1996年早期公開的未審日本專利申請(qǐng)的公開出版物)[專利文獻(xiàn)2]JP-2003-41246A(2003年早期公開的未審日本專利申請(qǐng)的公開出版物)[非專利文獻(xiàn)1]Vecht等人的“New electron excited light emitting materials”J.Vac.Sci.Technol.B 12(2)，3月/4月1994 p.781-784[非專利文獻(xiàn)2]P.T.Diallo等人的“Improvement of the optical performances of Pr3+inCaTiO3”Journal of Alloys and Compounds 323-324(2001)p.218-222[非專利文獻(xiàn)3]Seung-Youl Kang等人“The Influence of Li Additon onCathodeluminescence for CaTiO3:Pr3+”EURODISPLAY 2002 P.777-779在專利文獻(xiàn)1中公開的SrTiO3:Pr，Al熒光粉由于其亮度的大幅衰退，存在使用壽命短的問題。專利文獻(xiàn)2中公開了一種通過利用基質(zhì)的化合物制成的保護(hù)涂層來包覆熒光粉的每個(gè)顆粒表面，以阻止亮度衰退的方法。但是，即便使用了上述的方法，SrTiO3:Pr，Al熒光粉的使用壽命依然比ZnCdS基熒光粉短得多。而且，包覆有保護(hù)涂層的SrTiO3:Pr，Al熒光粉的亮度，即便在其初始階段也低于ZnCdS基熒光粉。
關(guān)于在非專利文獻(xiàn)1-3中公開的CaTiO3基熒光粉，通過低速電子束激發(fā)，其亮度至多達(dá)到ZnCdS基熒光粉的約1/10。因而，CaTiO3基熒光粉不能用于例如VFD的熒光顯示裝置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)上述討論的背景技術(shù)作出本發(fā)明。因而本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種氧化物基熒光粉，其具有長于SrTiO3:Pr，Al熒光粉的壽命，并且即使用低速電子束激發(fā)也能發(fā)出高亮度的光。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種包括設(shè)置有上述氧化物基熒光粉的發(fā)光源的熒光顯示裝置。本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一種制備所述氧化物基熒光粉的方法。第一個(gè)目的可以按照下述的本發(fā)明第一至第四方面中任一個(gè)來實(shí)現(xiàn)。第二個(gè)目的可以按照下述的本發(fā)明第五個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)。第三個(gè)目的可以按照下述的本發(fā)明第六至第八個(gè)方面中任一個(gè)來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的第一方面提供一種熒光粉，其包括具有由Ca1-xSrxTiO3(0＜x≤0.5)表示的鈦酸鹽形式的基質(zhì)；以及加入基質(zhì)的Pr(鐠)和Li(鋰)。
本發(fā)明的第二方面提供一種熒光粉，其包括具有由Ca1-xSrxTiO3(0＜x≤0.5)表示的鈦酸鹽形式的基質(zhì)；以及加入基質(zhì)的Pr(鐠)、Li(鋰)和Zn(鋅)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在本發(fā)明的第一或第二方面中限定的熒光粉中，Pr的加入量為0.003-0.09(mol％)/1(mol)基質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第四發(fā)明，在本發(fā)明的第一至第三方面限定的任一熒光粉中，Li的加入量為3(mol％)或更低/1(mol)基質(zhì)。
本發(fā)明的第五方面提供一種包括由在本發(fā)明第一至第四方面任一個(gè)限定的熒光粉來提供發(fā)光源的顯示裝置。
本發(fā)明的第六方面提供一種制備在本發(fā)明第一、第三和第四方面限定的熒光粉的方法。該方法包括混合形成基質(zhì)的基質(zhì)材料、包括Pr的第一添加材料和包括Li的第二添加材料的混合步驟，從而得到混合物；以及在1050-1250℃的焙燒溫度下焙燒所得混合物的焙燒步驟，焙燒溫度優(yōu)選為1050-1200℃，更優(yōu)選為1100-1150℃。
本發(fā)明的第七方面提供一種制備在本發(fā)明第二、第三和第四方面限定的熒光粉的方法。該方法包括混合形成基質(zhì)的基質(zhì)材料、包括Pr的第一添加材料、包括Li的第二添加材料和包括Zn的第三添加材料的混合步驟，從而得到混合物；以及在1050-1250℃的焙燒溫度下焙燒所得混合物的焙燒步驟，焙燒溫度優(yōu)選為1050-1200℃，更優(yōu)選為1100-1150℃。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，在本發(fā)明第六或第七方面中限定的方法還包括在作為主焙燒步驟的焙燒步驟之前實(shí)施的預(yù)焙燒步驟，其在800-1200℃的預(yù)焙燒溫度下焙燒得到的混合物，從而得到經(jīng)預(yù)焙燒的混合物，其中主焙燒步驟用來焙燒經(jīng)過預(yù)焙燒的混合物。
在本發(fā)明第一至第四方面中限定的任一熒光粉中，將至少Pr和Li加入Ca1-xSrxTiO3基質(zhì)中，其中Sr以0＜x≤0.5范圍內(nèi)的量取代CaTiO3的A位置(Ca)的一部分。盡管還沒有發(fā)現(xiàn)原因，但是作為氧化物基熒光粉的上述組成的熒光粉具有長于SrTiO3:Pr，Al熒光粉的壽命，并且即使使用低速電子束激發(fā)也能發(fā)出高亮度的光。也就是說，雖然常規(guī)CaTiO3基熒光粉不通過高速電子束或紫外線激發(fā)不能表現(xiàn)出高亮度，但是由于其中部分Ca被Sr取代且至少Pr和Li被加入Ca1-xSrxTiO3基質(zhì)中的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的熒光粉即使用低速電子束激發(fā)也能表現(xiàn)出高亮度，并且比SrTiO3:Pr，Al熒光粉更不易衰退。
在本發(fā)明第二方面中限定的熒光粉中，還可以將Zn與Pr和Li一起摻雜在基質(zhì)中，可以得到更高的亮度。
在本說明書中，術(shù)語“Ca1-xSrxTiO3”不僅指的是具有(Ca+Sr)/Ti的比率為1的化學(xué)計(jì)量組成的物質(zhì)，而且指的是具有(Ca+Sr)/Ti的比率為略高于或略低于1的化學(xué)計(jì)量組成的物質(zhì)。例如，(Ca+Sr)/Ti的比率可以為1.05-0.95。
另外，加入基質(zhì)的Pr、Li和Zn中每種的量可以在活化劑的常用加入量的范圍內(nèi)，且沒有特別的限定，只要能保持該熒光粉的功能即可，換句話說，只要該熒光粉能通過低速電子束的激發(fā)而發(fā)光即可。
在本發(fā)明第三方面中限定的熒光粉中，其中Pr的加入量為0.003-0.09(mol％)/1(mol)基質(zhì)，可以獲得更高的亮度，例如，至少是Pr加入量為0.1(mol％)的常規(guī)熒光粉所得到的兩倍。當(dāng)Pr的加入量小于0.003(mol％)或大于0.09(mol％)時(shí)，盡管通過紫外線或者1(kV)或更高電壓加速的高速電子束激發(fā)可以獲得高亮度，但是通過低速電子束激發(fā)顯示的亮度明顯低于常規(guī)硫化物基熒光粉。
當(dāng)Pr的濃度過高時(shí)，由于所謂的“濃度淬滅”，亮度會(huì)降低。因而，通過降低Pr的濃度可以增加亮度。但是，當(dāng)Pr的濃度過低時(shí)，由于發(fā)光中心的數(shù)目減少，亮度也會(huì)降低?？梢哉J(rèn)為在本發(fā)明中，提供足夠數(shù)目的發(fā)光中心并且避免濃度淬滅的Pr的濃度的適當(dāng)范圍為0.003-0.09(mol％)。
在本發(fā)明第四方面中限定的熒光粉中，其中，基質(zhì)中Li的加入量為3(mol％)或更低/1(mol)，使用作助熔劑組分的Li的用量足夠低，從而使熒光粉的燒結(jié)程度可以保持足夠的低，由此促進(jìn)粉末的生成。
即使使用VFD中的低速電子束激發(fā)，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的熒光粉也可以顯示高亮度。但是，由于本發(fā)明的熒光粉也可以通過紫外線或者1(kV)或更高電壓加速的高速電子束激發(fā)來發(fā)光，因此它不僅僅用于低速電子束激發(fā)的情形。也就是說，本發(fā)明不僅適用于熒光顯示裝置，也適用于其中熒光粉通過約1-10(kV)的電壓產(chǎn)生的電子束激發(fā)而發(fā)光的場致發(fā)射顯示器(FED)、其中熒光粉通過約10(kV)的電壓產(chǎn)生的電子束激發(fā)而發(fā)光的陰極射線管(CRT)、以及其中熒光粉通過紫外線激發(fā)而發(fā)光的等離子體顯示裝置(PDP)。
由于發(fā)光源通過在本發(fā)明第一至第四方面中限定的任一熒光粉來提供，在本發(fā)明第五方面中限定的顯示裝置可以通過低電壓電源來操作，同時(shí)具有長使用壽命和高亮度。需要注意的是所述顯示裝置不一定是熒光顯示裝置，而是可以為其它任何將所述熒光粉作為發(fā)光源的顯示裝置，例如場致發(fā)射顯示器、陰極射線管和等離子體顯示裝置。
在本發(fā)明第六和第七方面中的任一個(gè)中限定的熒光粉制備方法中，通過混合步驟將基質(zhì)材料、第一添加材料、第二添加材料和其它的第三添加材料混合，且通過焙燒步驟在1050-1250(℃)下焙燒所得的混合物。該方法使得制得的熒光粉具有長的使用壽命，并且即使通過低速電子束激發(fā)也能發(fā)出高亮度的光。當(dāng)在相對(duì)低的溫度下，例如1050-1250(℃)下焙燒混合物時(shí)，制得的熒光粉即使通過低速電子束激發(fā)，也能顯示出高亮度(例如，150(cd/m2)或更高)，所述亮度為利用例如約1300(℃)的高焙燒溫度制得的常規(guī)Ca1-xSrxTiO3:Pr，M熒光粉的至少六倍，并且相比于SrTiO3:Pr，Al熒光粉更不易衰退。需要注意的是，所述的焙燒步驟可以在氧化氣氛下(即標(biāo)準(zhǔn)氣氛中)或者在中性氣氛下(例如氮?dú)饣驓鍤?進(jìn)行。
在本發(fā)明的第八方面中限定的熒光粉制備方法中，其中在主焙燒步驟之前進(jìn)行預(yù)焙燒步驟，還可以將例如Pr、Li和Zn的添加元素均勻分散在整個(gè)Ca1-xSrxTiO3基質(zhì)中。因此，預(yù)焙燒步驟使得亮度比未使用預(yù)焙燒步驟制得的熒光粉高約20(％)。也就是說，Pr的不均勻分布即Pr濃度的均勻性缺乏，可能導(dǎo)致不僅在Pr濃度高的部分由于濃度淬滅而亮度降低，而且在Pr濃度低的部分由于發(fā)光中心的不足而亮度降低，因此會(huì)導(dǎo)致作為整體的熒光粉的發(fā)光性能降低。
本發(fā)明第八方面中限定的熒光粉的制備方法還包括在主焙燒步驟之后進(jìn)行研磨步驟，將焙燒的混合物研磨或粉碎成每個(gè)具有合適直徑、例如3(μm)的顆粒；用來洗滌通過研磨步驟得到的顆粒的洗滌步驟，和為了去除其中未反應(yīng)組分而篩分顆粒的篩分步驟，通過從分離的組分中除去水分以干燥分離的組分的干燥步驟；以及將通過干燥步驟得到的固體聚集物粉碎的粉碎步驟。


通過閱讀本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例并且參照附圖，本發(fā)明上述和其它目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及技術(shù)和工業(yè)重要性將會(huì)得到更好的理解，其中圖1為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的熒光粉的制備方法的流程圖；
圖2為作為根據(jù)本發(fā)明的熒光顯示裝置的實(shí)例的熒光顯示管的整體結(jié)構(gòu)透視圖，其中該顯示管的前板被部分切除；圖3為圖2的熒光顯示管的顯示表面的部分的放大平面圖，其示出了該顯示表面的熒光層；圖4為圖2的熒光顯示管的部分的放大截面圖；圖5為熒光粉的亮度與熒光粉基質(zhì)中的Sr的取代比率(x)之間關(guān)系的曲線圖；圖6為熒光粉的亮度與熒光粉基質(zhì)中的Pr加入量之間關(guān)系的曲線圖；圖7為熒光粉的亮度與作為Zn源加入熒光粉基質(zhì)中的一種Zn化合物之間關(guān)系的曲線圖；圖8為熒光粉的亮度與熒光粉的基質(zhì)中Zn加入量之間關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
將參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行具體描述。需要注意的是，將要描述的元件沒有在附圖中精確的顯示，主要表現(xiàn)它們的構(gòu)造和相對(duì)尺寸。
首先參照附圖1，對(duì)根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的Ca1-xSrxTiO3:Pr，Zn，Li熒光粉的制備方法進(jìn)行描述。該方法從材料混合步驟P1開始，其通過例如濕式振動(dòng)混合、球磨機(jī)或研缽的方式，充分混合作為起始材料的適宜的化合物，例如CaCO3(碳酸鈣)、SrCO3(碳酸鍶)、TiO2(二氧化鈦)、PrCl3(氯化鐠)、ZnS(硫化鋅)和Li2CO3(碳酸鋰)。在將它們混合之前，根據(jù)將要制造的熒光粉的所需組成來稱重所述化合物。將所述化合物的混合比率確定為0≤x≤1.0，從而使每1(mol)基質(zhì)中Pr的用量、Zn的用量和Li的用量分別為0.01(mol％)、3(mol％)和2(mol％)。組成的具體實(shí)例見下表1所示。在表1中，除了x欄外，其它各欄的單位為“g”。


在材料混合步驟P1后為預(yù)焙燒步驟P2，其中首先將混合物(混合材料)放入純度為至少99.5(％)的氧化鋁制坩堝中，然后進(jìn)行預(yù)熱處理，例如在標(biāo)準(zhǔn)氣氛中、以最大溫度為約1100℃、在電爐中進(jìn)行約3-10小時(shí)，如6小時(shí)。
在預(yù)焙燒步驟P2后為主焙燒步驟P3，其中首先將預(yù)熱處理后的混合物放入氧化鋁制坩堝中，然后進(jìn)行主焙燒步驟，例如在標(biāo)準(zhǔn)氣氛中、以最大溫度為約1150-1200℃(如1150℃)進(jìn)行1-6小時(shí)，如3小時(shí)。所述熱處理導(dǎo)致了如下式(1)所示的化學(xué)反應(yīng)，通過該化學(xué)反應(yīng)從起始材料合成了Ca1-xSrxTiO3:Pr，Zn，Li。然后，例如通過氧化鋁研缽，實(shí)施研磨步驟P4，以將合成的熒光粉研磨或粉碎為平均直徑為約3(μm)的顆粒。
(1)接著，在洗滌步驟P5中，將熒光粉顆粒分散在水中，從而溶解水溶性的殘留物。在起始材料中PrCl3為水溶性的，而合成的熒光粉和其它材料為非水溶性的，因此只有未反應(yīng)的PrCl3溶解在水中。
在篩分步驟P6中，用例如#300的篩網(wǎng)篩分分散在水中的熒光粉，從而去除大顆粒，然后將篩分的分散體靜置適宜的時(shí)間使得該熒光粉的小顆粒沉淀。在適宜的時(shí)間過后，通過使用如吸液管的裝置來抽吸去除清液層。從而去除包含在清液層中的水溶性殘留物(即材料中的水溶性組分)。如果需要，可以將步驟P6重復(fù)多次直到完全去除水溶性殘留物。接著，在干燥步驟P7中，在將去除清液層后剩下的熒光粉顆粒在例如約120(℃)的溫度下干燥約5小時(shí)。隨后，在粉碎步驟P8中，將得到的固體聚集物在氧化鋁研缽等中粉碎為粉末。從而得到Ca1-xSrxTiO3:Pr，Zn，Li熒光粉。
接著，將說明對(duì)通過上述方法合成的熒光粉的特征的評(píng)定的結(jié)論。在評(píng)定之前，為了增加熒光粉末的電導(dǎo)率，將所述熒光粉末與適量In2O3(氧化銦)粉末混合，并還與有機(jī)粘合劑和如有機(jī)溶劑的載體混合，從而制備熒光粉的糊劑。根據(jù)所述熒光粉末自身的電導(dǎo)率和由其形成的層的電導(dǎo)率的需要程度，適當(dāng)確定In2O3粉末的用量。例如，約5-15(wt.％)(例如6-8(wt.％))的In2O3粉末與100(wt.％)的所述熒光粉末混合。將制得的熒光粉的糊劑施加到例如顯示裝置的顯示表面，從而形成具有適當(dāng)厚度的熒光粉層。對(duì)這樣形成的熒光粉層進(jìn)行評(píng)定。特別地，對(duì)具有如圖2-4所示結(jié)構(gòu)的熒光顯示管10進(jìn)行評(píng)定。
圖2顯示了熒光顯示管10，其作為施加本發(fā)明的熒光顯示裝置的一個(gè)實(shí)例。在該圖中，熒光顯示管10包括設(shè)置熒光粉層22的基板12；框狀的隔離玻璃部件14；透明玻璃蓋板16；多個(gè)陽極端子18p；多個(gè)柵極端子18g；以及兩個(gè)陰極端子18k。將熒光粉層22設(shè)置為具有預(yù)定圖形并分為多個(gè)部分?；?2由例如玻璃、陶瓷和搪瓷的電絕緣材料制成?；?2和玻璃蓋板16通過隔離玻璃部件14彼此密封，從而提供長平盒狀的氣密容器，該容器中具有真空。
基板12具有顯示表面20，其上設(shè)置多個(gè)熒光粉層22的部分。多個(gè)熒光粉層22的部分中的每個(gè)均被柵極24和輔助柵極26圍繞。輔助柵極26與柵極24電絕緣，并且對(duì)于熒光粉層22的所有部分是共用的。通過設(shè)置在顯示表面20上的柵線30和32以及沿表面20的長側(cè)排列的各個(gè)終端墊28，所述柵極24和輔助柵極26分別連接至柵極端子18g。
在基板表面12縱向相對(duì)的末端部分，裝配有兩個(gè)終端部件34(在圖2中僅顯示了一個(gè)終端部件34)，它們每一個(gè)包括上述兩個(gè)陰極終端18k中相應(yīng)的一個(gè)和固定的固定器36，所述固定器與支撐部件(未示出)共同支撐多個(gè)用作直熱式陰極的細(xì)絲(燈絲陰極)38，從而使得細(xì)絲38在顯示表面20(即熒光層22)上方的預(yù)定高度處、在基板12長度方向上排成平行的行。細(xì)絲38中的每條由例如鎢絲的材料形成，其表面涂覆以低功函數(shù)的堿土金屬氧化物(例如BaO、SrO和CaO)的固溶體的形式存在的電子發(fā)射層。所述的熒光顯示管10中設(shè)置有用于增加氣密性容器內(nèi)部的真空度的吸氣劑(未示出)，以及用于從容器的內(nèi)部空間排出氣體的排氣管或孔(未示出)，從而使內(nèi)部空間為真空。
圖3為顯示表面20的一部分的放大圖，而圖4為基板12的一部分的放大圖。在顯示表面20上提供多條陽極連線40，它們每條由導(dǎo)電厚膜構(gòu)成并連接至相應(yīng)的一個(gè)陽極端子18p。在陽極連線40上，裝配有電絕緣層44，其由玻璃厚膜形成并在各自的部分具有多個(gè)通孔42。在絕緣層44上，提供多個(gè)陽極46，它們由尺寸稍微大于熒光粉層22的相應(yīng)一個(gè)熒光圖形的石墨片構(gòu)成。通過絕緣層44上各自的通孔42，陽極46電連接至各自的陽極連線40。在陽極46上，形成熒光粉層22。熒光粉層22的每個(gè)部分均被由例如玻璃厚膜的材料形成的肋狀壁48、50圍繞。上述柵極24和輔助柵極26中每一個(gè)由例如導(dǎo)電厚膜構(gòu)成，并且裝配在相應(yīng)的肋狀壁48、50中一個(gè)的頂部。
在如上構(gòu)造的熒光顯示管10中，燈絲陰極38在0V發(fā)射的熱電子被柵極24加速，所述柵極上施加了例如約20(V)的正電壓。因此，當(dāng)加速電壓順序施加在柵極24上、即“掃描”柵極24時(shí)，正電壓也選擇性地施加在各個(gè)連接至熒光粉層22的選定部分的各個(gè)陽極連線40上，同步于對(duì)柵極24的掃描，所述的熱電子與熒光粉層22的選中部分發(fā)生碰撞，從而引起所述選中部分發(fā)光。如果每次掃描柵極24時(shí)，被選擇性地施加正電壓的陽極連線40發(fā)生變化，則可以連續(xù)獲得需要的熒光顯示圖像。但是，所述熒光粉的評(píng)定條件是正電壓不斷施加在熒光粉層22的部分，并且因此使得熒光粉層22的部分連續(xù)發(fā)光，由此測試光的亮度。
圖5顯示了亮度與上表1的組成中Sr的取代比率(x)之間的關(guān)系的評(píng)定結(jié)論。從圖5的曲線圖中可以明顯看出，當(dāng)比率(x)高于0但不高于0.5(0＜x≤0.5)時(shí)，亮度高于比率(x)為0的情況(即沒有Sr取代)。另外，在具有由Ca0.8Sr0.2TiO3:Pr，Zn，Li(即Sr取代的比率為0.2)表示的組成的樣品中，測試了所謂的“半衰期”。半衰期為使得亮度達(dá)到其初始亮度一半所需的時(shí)間。根據(jù)測試結(jié)果，Ca0.8Sr0.2TiO3:Pr，Zn，Li的半衰期為約1000小時(shí)。因此，測試結(jié)果表明，Ca0.8Sr0.2TiO3:Pr，Zn，Li熒光粉的半衰期遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于半衰期小于100小時(shí)的SrTiO3:Pr，Al熒光粉。
另外，在評(píng)定中確定了，當(dāng)比率(x)為0.3(x＝0.3)時(shí)，亮度達(dá)到最大，并且當(dāng)比率(x)超過0.3時(shí)，亮度突然降低。也就是，評(píng)定的結(jié)論也顯示出在每1(mol)基質(zhì)中加入0.01(mol％)的Pr、3(mol％)的Zn和2(mol％)的Li的組成中，比率(x)合適的值為約0.3。盡管評(píng)定僅僅針對(duì)Pr、Zn和Li的上述加入量，但是認(rèn)為Pr、Zn和Li的添加量不會(huì)影響趨勢的變化，其中當(dāng)比率(x)為約0.3時(shí)亮度達(dá)到最大。
圖6顯示了亮度與Ca0.8Sr0.2TiO3:Pr，Zn，Li(即Sr取代比率(x)為0.2)的組成中Pr的添加量之間的關(guān)系的評(píng)定結(jié)論。通過在0.008-0.1(mol％)范圍內(nèi)改變Pr的加入量，并分別固定Zn和Li的加入量3(mol％)和2(mol％)，進(jìn)行所述的評(píng)定。從圖6的曲線圖中明顯看出，當(dāng)Pr的加入量在約0.003-0.09(mol％)的范圍內(nèi)時(shí)，亮度高于100(cd/cm2)。當(dāng)Pr的加入量在約0.007-0.05(mol％)的范圍內(nèi)時(shí)，亮度達(dá)到不低于150(cd/cm2)的優(yōu)選范圍。當(dāng)Pr的加入量在約0.009-0.03(mol％)的范圍內(nèi)時(shí)，亮度達(dá)到不低于200(cd/cm2)的更優(yōu)選范圍。當(dāng)Pr的加入量為0.012(mol％)時(shí)，亮度達(dá)到最大。當(dāng)Pr的加入量超過0.012(mol％)時(shí)，隨著Pr加入量的逐漸增加，亮度逐漸降低。
圖7顯示了亮度與Ca0.8Sr0.2TiO3:Pr，Zn，Li的組成中作為Zn源加入的Zn化合物的種類之間的關(guān)系的評(píng)定結(jié)論，在所述的組成中，Pr、Zn和Li的加入量分別為0.01(mol％)、3(mol％)和2(mol％)。評(píng)定在Zn化合物分別為ZnS、ZnSO4·7H2O、ZnC2O4·2H2O、ZnO和Zn(NO3)2·6H2O的情況下進(jìn)行。從圖7的曲線圖明顯可看出，當(dāng)Zn化合物為ZnS時(shí)亮度最大。由于當(dāng)Zn化合物為除了ZnS之外的其它化合物時(shí)亮度也不低于150(cd/m2)，所以上述化合物均有用。但是，在上述混合物中ZnSO4和Zn(NO3)2由于其吸水性而不易處理，并且ZnO由于其高程度的燒結(jié)也不易處理?？紤]到其它化合物的類似問題，ZnS是最優(yōu)選的材料。
圖8顯示了亮度與Zn的加入量(mol％)之間的關(guān)系的評(píng)定結(jié)論，其中Zn化合物通過ZnS提供。從表8的曲線圖明顯可看出，盡管即使在沒有Zn的情況下，亮度也可以高達(dá)接近150(cd/m2)，但是在Zn存在下，亮度可最大達(dá)到約230(cd/m2)。也就是說，評(píng)定顯示，Zn的加入對(duì)得到更高的亮度是優(yōu)選的。
從上述內(nèi)容可明顯看出，在根據(jù)本發(fā)明的Ca1-xSrxTiO3:Pr，Li熒光粉中，將至少Pr和Li加入至Ca1-xSrxTiO3基質(zhì)中，其中CaTiO3的A位置在0＜x≤0.5的范圍內(nèi)被Sr取代。如此構(gòu)成的作為氧化物基熒光粉的熒光粉具有長于SrTiO3:Pr，Al熒光粉的壽命，并且即使用低速電子束激發(fā)也能發(fā)出高亮度的光。
雖然上文僅為了示例說明的目的已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解，在不脫離本發(fā)明精神下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易想到對(duì)本發(fā)明的各種改變和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種熒光粉，其包括基質(zhì)，其具有由Ca1-xSrxTiO3(0＜x≤0.5)表示的鈦酸鹽的形式；以及加入所述基質(zhì)的Pr(鐠)和Li(鋰)。
2.一種熒光粉，其包括基質(zhì)，其具有由Ca1-xSrxTiO3(0＜x≤0.5)表示的鈦酸鹽的形式；以及加入所述基質(zhì)的Pr(鐠)、Li(鋰)和Zn(鋅)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熒光粉，其中所述Pr的加入量為0.003-0.09(mol％)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的熒光粉，其中所述Li的加入量為3(mol％)或更低。
5.一種顯示裝置(10)，其包括由在權(quán)利要求1或2中限定的熒光粉提供的發(fā)光源。
6.一種制備在權(quán)利要求1中限定的熒光粉的方法，包括混合步驟(P1)，其中將形成所述基質(zhì)的基質(zhì)材料、包括Pr的第一添加材料和包括Li的第二添加材料混合，從而獲得混合物；以及焙燒步驟(P3)，其中在1050-1250℃的焙燒溫度下焙燒所述獲得的混合物。
7.一種制備在權(quán)利要求2中限定的熒光粉的方法，包括混合步驟(P1)，其中將形成所述基質(zhì)的基質(zhì)材料、包括Pr的第一添加材料、包括Li的第二添加材料和包括Zn的第三添加材料混合，從而獲得混合物；以及焙燒步驟(P3)，其中在1050-1250℃的焙燒溫度下焙燒所述獲得的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的方法，還包括預(yù)焙燒步驟(P2)，其在作為主焙燒步驟的所述焙燒步驟(P3)之前實(shí)施，其在800-1200℃的預(yù)焙燒溫度下焙燒所述獲得的混合物，從而獲得經(jīng)預(yù)焙燒的混合物，其中所述主焙燒步驟用來焙燒所述經(jīng)預(yù)焙燒的混合物。
全文摘要
一種熒光粉，包括具有由Ca
文檔編號(hào)H01J29/20GK1861744SQ20061007935
公開日2006年11月15日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者大島英紀(jì), 佐藤冬季 申請(qǐng)人:諾利塔克股份有限公司