[发明专利]荧光材料

说明书

本发明涉及一种包括Mn²⁺活化过的硅酸锌的荧光材料。本发明还涉及一种荧光屏、一种等离子体平面显示器和一种放电灯。

包括Mn²⁺活化过的硅酸锌的荧光材料是公知的，例如欧洲专利EP0393754 A1所述的。这种荧光材料广泛用在荧光灯和等离子体显示面板中以便将起激活作用的射线转换成可见的绿光。在荧光灯中，荧光材料主要由波长为254纳米的射线激活，而在等离子体显示面板中，激活过程是在VUV(真空紫外)射线(10纳米-200纳米)的作用下进行的。虽然转换效率取决于起激活作用的射线的波长，但可以断定，在上述两种用途中，起激活作用的射线转换成可见绿光的总效率是较差的。此外，这种荧光材料的余辉时间用来在等离子体显示面板上显示例如运动图象是太长了。

本发明的目的是提供一种包括Mn²⁺活化过的硅酸锌、能将宽范围波长内起激发作用的射线较有效地转换成可见绿光且在VUV激化作用下余辉时间较短的荧光材料。

因此，本发明的包括由Mn²⁺活化过的硅酸锌的荧光材料具有这样的特点：硅酸锌掺有选自Gd³⁺、Eu²⁺、Co²⁺、Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺和Yb³⁺组的一种或多种掺杂剂离子。

已发现，本发明的荧光材料在宽范围波长内对起激发作用的射线的吸收率较高。此外，本发明荧光材料的量子产额也较高。因此，本发明的荧光材料在宽范围波长内对起激发作用的射线来说，将射线转换成可见绿光的总效率较高。此外还发现，本发明的荧光材料在VUV激化作用下的余辉时间较短。

若硅酸锌掺以三价离子，则荧光材料最好还要包括选自Li¹⁺、Na¹⁺和K¹⁺组的一种或一种以上的离子。通过选取单价离子量大致等于三价离子量，可以使荧光材料的净电荷等于零。

硅酸锌中的0．1％与15％之间的Zn²⁺离子用Mn²⁺离子取代时，本发明的荧光材料可取得良好的效果。

同样，用掺杂剂离子取代硅酸锌中的0．05％与5％之间的Zn²⁺离子时，本发明的荧光材料也可取得良好的效果。

由于上述性能，因而本发明的荧光材料非常适于在等离子体显示面板或放电灯的荧光屏中使用。特别是，用于具有含水银和气体的气密灯管的放电灯其效果良好。

下面以实施例进一步说明本发明。

用超声波使ZnO、SiO₂、醋酸锰·4H₂O、GdCl₃·6H₂O和LiF(既起电荷补偿剂作用又起溶剂作用)散布/溶解在水中。接着，将得出的悬浮液蒸干。接下去，在坩埚内在99％的氮和1％的氢的气氛中在1200℃的温度下烘烤得出混合料。温度先是以4℃/分钟的速度提高到1200℃，再在1200℃下维持2小时，然后以4℃/分钟的速度降到室温。得出的荧光材料，钆含量为0．7克分子％，锰含量为11克分子％。用254纳米的射线激化时，测出的量子产额为83％，吸收率为94％。在相同的条件下，若荧光材料中不含掺杂剂离子而只含11克分子％的锰(Kasei公司出品的P1G1S)，则测出的量子产额为80％，吸收率为95％。

此外，还用Ne／Xe等离子体激发掺有掺杂剂的荧光材料和不含掺杂剂的荧光材料。结果，吸收率为95％，量子效应约为80％。在这些情况下，相对光输出定义为荧光材料发射量的积分与Ne等离子体的线积分的比值，后者起着一个内部参考值的作用。不含掺杂剂的荧光材料其测出的相对光输出为17.9，而掺有掺杂剂的荧光材料其测出的相对光输出高得多，为29.9。荧光材料用脉冲宽度为0.5毫秒的激励脉冲激发时，测出的余辉时间(定义为在此时间之后激化过的锰离子有90％衰减下来)，对不含掺杂剂的荧光材料为9.9毫秒，对掺有掺杂剂的荧光材料为5.9毫秒。荧光材料用脉冲宽度为20毫秒的激励脉冲激发时，测出的余辉时间分别为14.5毫秒和8.0毫秒。由此可得出结论：本发明的荧光材料，其将起激化作用的射线转化为可见绿光的效率较高，其余辉时间也较短。