СМЕШАННЫЙ ЛЮМИНОФОР С ЗЕЛЕНЫМ ИЗЛУЧЕНИЕМ И КАТОДНАЯ ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ ТРУБКА Российский патент 2000 года по МПК C09K11/58 C09K11/77 H01J29/20 

Данное изобретение относится к смешанному люминофору с зеленым излучением и катодной электронно-лучевой трубке (КЭЛТ), в которой он применяется, и более конкретно к смешанному люминофору с зеленым излучением для усиления характеристики послесвечения и снижения мерцания и КЭЛТ, в которой он применяется.

В последнее время быстро увеличивается распространение индикаторных устройств с КЭЛТ, и такие устройства тесно связаны с повседневной жизнью. Во многих случаях их широкораспространенное использование неблагоприятно влияет на глаза, в частности, операторы страдают синдромом, связанным с работой на видеотерминале (ВДТ синдром), который является разновидностью профессионального заболевания, вызываемого длительной работой с дисплеем катодной электронно-лучевой трубки. ВДТ синдром представляет собой нарушение функционирования глаз, которое вызывается мерцанием, электромагнитными волнами и другими свойствами КЭЛТ.

Поэтому большая часть исследования посвящена снижению мерцания, как пути предотвращения ВДТ синдрома. Результаты исследования показывают, что на мерцание влияют такие факторы, как размер дисплея, способ сканирования, послесвечение и яркость люминофора. Поэтому могут использоваться способы снижения мерцания путем регулирования этих факторов.

Среди способов предотвращения мерцания много исследований посвящено регулированию частоты повторений и усилений характеристики послесвечения.

Данная заявка относится к способу улучшения характеристики послесвечения люминофора.

В качестве компонентов общепринятого люминофора цветной катодной электронно-лучевой трубки широкое применение получил оксисульфид иттрия с активированным европием (Y₂O₂S:Eu) в качестве люминофора с красным излучением, сульфид цинка, активированный медью и золотом и коактивированный алюминием (ZnS:Cu, Au, Al), сульфид цинка, активированный медью и коактивированный алюминием (ZnS:Cu, Al) в качестве смешанного люминофора с зеленым излучением и сульфид цинка, активированный серебром и коактивированный хлором (ZnS:Ag, Cl) в качестве люминофора с синим излучением. Однако эти люминофоры являются компонентами, имеющими такую характеристику короткого послесвечения, которая повышает мерцание. Поэтому увеличилась потребность в люминофоре, имеющем хорошую характеристику послесвечения.

Среди люминофоров с красным, зеленым и синим излучением большая часть исследования сосредоточена на получении люминофора с зеленым свечением, имеющим свойство длительного послесвечения. Так как влияние люминофора с зеленым излучением на свечение экрана оказывается свыше 60%, легко улучшить характеристику послесвечения по всему экрану путем улучшения его характеристики послесвечения.

ZnS: Cu, Au, Al и ZnS: Cu, Al используются в качестве общепринятого смешанного люминофора с зеленым излучением, но оба имеют короткую характеристику послесвечения, то есть время послесвечения, равное 0,45 мс. И наоборот, борат индия, активированный тербием (InBO₃:Tb) и силикат цинка, активированный марганцем (Zn₂SiO₄:Mn) известны как люминофоры, обладающие длительным послесвечением и хорошей чистотой цвета. Однако эти люминофоры дороги, демонстрируют плохое свечение, и поскольку вследствие слишком длительного времени послесвечения вызывается " послеизображение", их практическое использование относительно ограничено.

Краткое изложение существа изобретения
Целью настоящего изобретения является получение смешанного люминофора с зеленым излучением, имеющего хорошую характеристику послесвечения для снижения мерцания.

Другой целью изобретения является создание катодной электронно-лучевой трубки, в которой применяется смешанный люминофор с зеленым излучением данного изобретения для снижения мерцания и, таким образом, уменьшения утомляемости глаз.

Для достижения поставленной цели согласно изобретению получают смешанный люминофор с зеленым излучением, содержащий InBO₃:Tb, и он выбирается из ZnS: Cu, Au, Al и ZnS:Cu, Al.

Для достижения другой цели согласно изобретению создана катодная электронно-лучевая трубка, в которой применяются смешанные люминофоры с зеленым излучением, содержащие InBO₃:Tb и выбранные из ZnS:Cu, Au, Al и ZnS:Cu, Al.

Предпочтительно, чтобы смешанный люминофор с зеленым излучением, кроме того, содержал Zn₂SiO₄:Mn.

Общая сумма каждого смешанного люминофора с зеленым излучением согласно изобретению предпочтительно составляет 40-90 вес. % InBO₃:Tb, причем остальным является ZnS: Cu, Au, Al или ZnS:Cu, Al. В случае включения дополнительно Zn₂SiO₄: Mn количество каждого смешанного люминофора с зеленым излучением предпочтительно составляет 40-80 вес. % InBO₃:Tb и 10-30 вес. % Zn₂SiO₄:Mn, причем остальное составляют ZnS:Cu, Au, Al или ZnS:Cu, Al.

Подробное описание изобретения.

Смешанный люминофор с зеленым излучением согласно изобретению получают путем смешивания ZnS:Cu, Au, Al или ZnS:Cu, Al, имеющего высокую яркость, и InBO₃:Tb, имеющего длительное время послесвечения и довольно хорошую чистоту цвета, с тем, чтобы улучшить характеристику послесвечения. Смешанный люминофор с зеленым излучением согласно изобретению может также содержать Zn₂SiO₄: Mn, который демонстрирует исключительную чистоту цвета и длительное время послесвечения.

В то время как InBO₃:Tb имеет трудности при практическом использовании из-за плохой яркости, он обладает довольно хорошей характеристикой чистоты цвета (X= 0,330, Y = 0,592), длительным временем послесвечения и превосходной светимостью. При этом Zn₂SiO₄:Mn обладает яркостью, худшей чем InBO₃: Tb. Zn₂SiO₄: Mn обладает очень длительным временем послесвечения и X-Y координатами цветности (0,210, 0,700), почти примыкающими к координатам (0,210, 0,710), первоначально определенным Комитетом Национальной Телевизионной системы, то есть почти идеальной цветовой чистоты.

Ввиду вышеупомянутых характеристик смешанный люминофор с зеленым излучением, производимый соответствующим смешением InBO₃:Tb с люминофором, выбранным из ZnS:Cu, Au, Al и ZnS:Cu, Al, поддерживает яркость и цветовую чистоту на уровне, подходящем для практического использования. К тому же, смешанный люминофор с зеленым излучением не только улучшает характеристики светимости, но также может удлинить время послесвечения для уменьшения мерцания по сравнению с только одним люминофором с зеленым излучением, выбираемым из ZnS: Cu, Au, Al и ZnS:Cu,Al без InBO₃:Tb. Кроме того, люминофор с зеленым излучением данного изобретения может также содержать Zn₂SiO₄:Mn, который демонстрирует превосходную чистоту цвета и длительное время послесвечения.

Предпочтительно, чтобы пропорция смешивания каждого люминофора составляла 40-90 вес. % InBO₃:Tb, причем остаток составлял ZnS:Cu, Au, Al или ZnS: Cu, Al от общего веса смешанного люминофора с зеленым излучением. В случае дополнительного включения Zn₂SiO₄:Mn смешивают 40-80 вес. % InBO₃:Tb и 10-30 вес. % Zn₂SiO₄ в пропорции ZnS:Cu, Au, Al или ZnS:Cu, Al от общего веса смешанного люминофора с зеленым излучением. Если количество InBO₃:Tb или Zn₂SiO₄:Mn меньше, чем определенный интервал, эффект усиления характеристики послесвечения слаб, а если оно больше, чем определенный интервал, то отрицательный эффект на характеристику яркости является преобладающим, что мешает его практическому использованию.

Каждый люминофор, использованный для производства смешанного люминофора с зеленым излучением согласно изобретению готовится следующим образом.

1) Получение ZnS:Cu, Au, Al.

0,048 г сульфата меди (CuSO₄•5H₂O) в качестве активаторного Cu компонента, 0,212 г золотохлористоводородной кислоты (HAuCl₄ • 4H₂O) в качестве активаторного Au компонента, 0,2 г фторида алюминия (AlF₃) в качестве коактиваторного Al компонента и 0,6 г иодида аммония (NH₄J) в виде флюса добавляли в чистую воду. Полученный таким образом раствор добавляли к 100 г ZnS и перемешивали до гомогенного состояния. Затем смесь прожигали при 1000^oC в течение двух часов в термоустойчивом контейнере при пониженном атмосферном давлении с серой с последующим промыванием и высушиванием для получения ZnS: Cu, Au, Al.

2) Получение ZnS:Cu, Al.

Вышеупомянутый ZnS:Cu, Al получили таким же образом, как описано выше в разделе 1) для ZnS:Cu,Au,Al, но без добавления золотохлористоводородной кислоты (HAuCl₄•4H₂O) в качестве активаторного Au компонента.

3) Получение InBO₃:Tb
3,3 г оксида индия (In₂O₃) и 1,5 борной кислоты (H₃BO₃) в качестве исходных материалов для InBO₃, 0,121 г оксида тербия (Tb₄O₇) в качестве активаторного Tb компонента и тетрабората лития (Li₂B₄O₇) в виде флюса перемешивали до гомогенного состояния и затем прожигали при 1300^oC в течение трех часов в термоустойчивом контейнере с последующим промыванием и высушиванием для получения InBO₃:Tb.

4) Получение Zn₂SiO₄:Mn.

4 г оксида цинка (ZnO), 6 г двуокиси кремния (SiO₂) и 0,2 г сульфата марганца (MnSO₄) перемешивали до гомогенного состояния и затем прожигали при 1200^oC в течение двух часов с последующим промыванием и высушиванием для получения Zn₂SiO₄:Mn.

Ниже данное изобретение описывается более конкретно со ссылками на примеры.

Пример 1.

Смешанный люминофор с зеленым излучением согласно изобретению получали путем смешивания 30 вес. % ZnS:Cu, Al и 70 вес. % InBO₃. Экран изготовляли, используя люминофор, полученный только таким образом, и затем оценивали яркость экрана.

Экран для цветной катодной электроннолучевой трубки изготовляли, используя полученный таким образом смешанный люминофор с зеленым излучением, Y₂O₂S: Eu в качестве люминофора с красным излучением и ZnS:Ag, Cl в качестве люминофора с синим излучением. Оценивали яркость, координаты цветности, время послесвечения и светимость экрана, и результаты описаны в приведенной ниже таблице.

Как показано в таблице, слой люминофора катодной электронно-лучевой трубки, изготовленный путем использования смешанного люминофора с зеленым излучением, согласно изобретению имеет довольно хорошую яркость и такую же характеристику чистоты цвета (X=0,305 и Y = 0,594), близкую к характеристике Стандарта Европейского радиовещательного союза (X=0,290, Y = 0,600), которому широко следуют, как новому стандарту в отношении координат цветности. Поэтому изготовленный таким образом слой люминофора может быть предложен для практического использования. К тому же, он имеет время послесвечения в двадцать раз больше такового у слоя люминофора с использованием только ZnS:Cu, Al для снижения тем самым в значительной степени мерцания и демонстрирует хорошую характеристику светимости.

Примеры 2-7
Как показано в таблице, смешанный люминофор с зеленым излучением был получен путем варьирования отношения смешивания каждого люминофора с зеленым излучением в интервале данного изобретения. Экран изготовляли, используя только полученный таким образом люминофор, и затем оценивали яркость экрана.

Экран для цветной катодной электронно-лучевой трубки изготовляли, используя полученный смешанный люминофор с зеленым излучением, Y₂O₂S:Eu в качестве люминофора с красным излучением и ZnS:Ag, Cl в качестве люминофора с синим излучением. Затем оценивали яркость, координаты цветности, время послесвечения и светимость экрана, и результаты представлены в нижеследующей таблице.

Как показано в таблице, полученный выше люминофор поддерживает яркость и чистоту цвета на уровне, пригодном для практического использования. К тому же, полученный выше люминофор не только улучшает характеристику светимости, но также может удлинять время послесвечения для уменьшения мерцания по сравнению с только одним люминофором с зеленым излучением, выбираемым из ZnS:Cu, Au, Al и ZnS:Cu, Al без InBO₃:Tb.

Примеры для сравнения 1-4.

Экран для катодной электронно-лучевой трубки получали таким же путем, который описан в примере 1, за исключением того, что использовался один-единственный люминофор в качестве компонента люминофора с зеленым изучением. Определяли каждую характеристику, результаты представлены в таблице. Как показано в таблице, одна или более из установленных таким образом характеристик были чрезвычайно плохими, что препятствует практическому использованию.

В случае использования одного ZnS:Cu, Al или ZnS:Cu, Au, Al экран демонстрирует хорошую яркость, но имеет очень короткое время послесвечения (главная причина мерцания) и имеет плохую характеристику светимости.

В случае использования одного InBO₃ или Zn₂SiO₄ характеристика светимости превосходна. Однако, так как время послесвечения очень длительно, а яркость не представляется хорошей, это препятствует их практическому использованию.

Как упомянуто выше, смешанный люминофор с зеленым излучением согласно изобретению изготовляется путем смешения InBO₃:Tb c одним составом, выбираемым из ZnS:Cu, Au, Al и ZnS:Cu, Al по желанию с Zn₂SiO₄:Mn в определенном соотношении. Соответственно, смешанный люминофор с зеленым излучением согласно изобретению не только обладает хорошей яркостью и чистотой цвета, но также усиливает характеристики послесвечения и светимости.

Изобретение предназначено для электроники и может быть использовано при получении дисплеев персональных компьютеров. Смешанный люминофор содержит, мас. %: InBO₃: Tb 40-90; ZnS:Cu, Au, Al или ZnS:Cu, Al остальное. Люминофор может дополнительно содержать Zn₂SiO₄:Mn в количестве 10-30% от общей массы, при этом содержание InBO₃:Tb составляет 40-80 мас.%, ZnS:Cu, Au, Al или ZnS: Cu, Al остальное. В катодной электронно-лучевой трубке использован указанный смешанный люминофор. Яркость 85-97 отн.ед., координаты цветности близки к стандартным (х = 0,290, у = 0,600), время послесвечения 3-12 мс. Эти характеристики позволяют уменьшить мерцание люминофора при его высокой яркости и цветовой чистоте. 2 с. и 6 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Смешанный люминофор с зеленым излучением, содержащий сульфид цинка, активированный медью, отличающийся тем, что он содержит InBO₃ : Tb, а также люминофор, выбранный из группы, состоящей из ZnS : Cu, Au, Al и Zn S : Cu, Al. 2. Смешанный люминофор с зеленым излучением по п.1, отличающийся тем, что количество InBO₃ : Tb составляет 40-90% от общей массы смешанного люминофора с зеленым излучением. 3. Смешанный люминофор с зеленым излучением по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит Zn₂SiO₄ : Mn. 4. Смешанный люминофор с зеленым излучением по п.3, отличающийся тем, что количество InBO₃ : Tb и Zn₂SiO₄ : Mn составляет 40-80% и 10-30% соответственно от общей массы смешанного люминофора с зеленым излучением. 5. Катодная электронно-лучевая трубка, в которой использован смешанный люминофор с зеленым излучением, содержащий сульфид цинка, активированный медью, отличающийся тем, что использован InBO₃ : Tb, а также люминофор, выбранный из группы, состоящей из ZnS : Cu, Au, Al и ZnS : Cu, Al. 6. Катодная электронно-лучевая трубка по п.5, отличающаяся тем, что количество InBO₃ : Tb составляет 40-90% от общей массы смешанного люминофора с зеленым излучением. 7. Катодная электронно-лучевая трубка по п.5, отличающаяся тем, что смешанный люминофор дополнительно содержит Zn₂SiO₄ : Mn. 8. Катодная электронно-лучевая трубка по п.7, отличающаяся тем, что количество InBO₃ : Tb и Zn₂SiO₄ : Mn составляет 40-80% и 10-30% соответственно от общей массы смешанного люминофора с зеленым излучением.