[发明专利]具有蓝光发射荧光粉的VUV激发设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求均于2003年5月15日提交的美国临时申请No.60/470734和60/470635的优先权。

技术领域

本发明涉及用于等离子显示设备或其它真空紫外线(VUV)激发设备的蓝光发射荧光粉和其混合物。这些设备部分地包括，比如等离子体显示板或真空紫外线激发灯的装置，其部分地由充满稀有气体或这些稀有气体混合物并还含红、绿或蓝光发射荧光粉的密封透明结构构成。高压电流产生气体放电，其发射真空紫外辐射作为初次激发源。该VUV辐射随后激发荧光粉以发射可见光。

发明背景

传统的等离子体显示设备充满稀有气体(例如，氦、氖、氩、氙和氪)或稀有气体的混合物，其通过高压电流激发以发射在VUV小于200nm波长范围内的紫外线辐射。该发射的VUV辐射随后用作初次激发源以激发各种蓝光、绿光和红光发射荧光粉。该等离子体显示板(PDP)由背载板、透明前板和肋结构制成，该肋结构将前板和背板之间的空间分隔成单元。该等离子体显示板也包含复杂的电极阵，其能够单个地寻址和激发每个离散的等离子单元。每个单元含少量的稀有气体混合物和少量的荧光粉，其仅仅发射三种颜色中的一个。与在其它类型显示板上例如CRT显示器上分布不同颜色像素的几乎相同的方式，将包含发射具有三种不同颜色红色、绿色和蓝色中的每一种的荧光粉的单元统计地分布于板内的背板上。与等离子体显示板相似，VUV激发灯也含稀有气体或稀有气体的混合物以及类似的荧光粉。除了蓝色、绿色和红色荧光粉的掺合物广泛的涂覆在灯的内部以及发射目的是产生整体白色以代替通过各种离散的等离子单元发射的三个独立的颜色不同之外，该激发发射原理与显示板相似。

最常用的VUV激发能来自于氙或氙-氦等离子，其发射范围是147nm到173nm。准确的发射光谱依赖于Xe浓度和整体气体组成。在高压激发下，Xe基等离子典型地具有147nm的Xe发射线和在173nm左右的Xe激态能带发射。这不同于通过传统荧光灯的低压、水银蒸气放电产生的初次254nm的受激辐射。从而，用于VUV激发运用的荧光粉具有新的需求，该新需求源自与传统短波紫外荧光粉运用比较来说激发能较高。

一般而言，用于VUV激发设备的荧光粉显示一些不良的性能。然而，最多的问题是通常用作蓝光发射器的荧光粉即铕活化铝酸钡镁(BAM)，Ba_1-xEu_xMgAl₁₀O₁₇(0.01＜x＜0.20)。众所周知在制造过程中由于升高的温度和湿度该荧光粉在亮度和颜色两方面都有所老化。在制造PDP板过程中，施加薄的MgO层以保护透明的前板和介电层。并且MgO是很吸湿的，发现在制造板的过程中的高湿度状态是由于在烘烤过程中从MgO层分离的水。这些水被认为是颜色老化的仪器因素，导致色点向绿色区域偏移。在持续暴露到高强度的Xe等离子和VUV光子通量后这些荧光粉在亮度和颜色两方面都老化了。BAM的老化机理是大量研究的主题并且被认为涉及如Eu²⁺到Eu³⁺氧化的变化，在铝酸盐荧光粉晶格实际结构中的改变，和晶格内部不同位置之间Eu²⁺活化剂离子的运动。由于色点的偏移和蓝光荧光体部分强度的减少，导致整个板的颜色不希望的变黄，商业等离子体显示板的实际寿命显著地缩短。和这种老化高度相关的量度标准是强度(I)与CIE y色点的比率，其能够作为百分比而计算。强度的降低和CIE y颜色座标的增加(绿色偏移)两者均导致I/y比率下降。

近年来，已经尝试许多不同的方法以改善对蓝光发射VUV激发BAM荧光粉的保持。这些方法包括在BAM荧光粉上溶胶-凝胶涂覆宽带隙金属氧化物，U.S.专利公开No.2002/0039665；混合氟化铵的铝酸盐荧光粉的热处理，U.S.专利No.6242043；和BAM荧光粉的溶液基链状多磷酸盐(catena-polyphosphate)涂层，U.S.专利No 5998047。也尝试了BAM化学计量的取代变化以改善BAM的保持性，例如用碱金属、碱土金属或锌取换BAM中的一个或多个金属组分，U.S.专利公开No.2002/0190240 A1。直到今日，这些方法没有一个取得完全的成功。