彩色PDP荧光粉的劣化研究

彩色等离子体平板显示器件已经成为信息显示领域重要发展方向之一， 荧光粉对PDP器件的性能起着决定的作用。PDP中的荧光粉是通过丝网印刷的方法涂敷的。荧光粉在制成丝网印刷用荧光粉浆料过程中，以及制成PDP器件的过程中，都可能使荧光粉的性能降低，这就是工序劣化。在制成PDP器件后，荧光粉的性能还会随着使用时间的延长进一步降低，这就是历时劣化。本文分析了荧光粉的工序劣化和历时劣化产生的原因，设计制作了单色PDP试验屏，采用CRT ColorAnalyzer（CA－100）测量了荧光粉在PDP器件中的色坐标，并与荧光粉生产厂家提供的色坐标进行比较，从而获得了荧光粉的工序劣化和历时劣化值。试验结果表明，绿粉（Zn2SiO4:Mn^2 ）和蓝粉（BaMgAl10O17:Eu^2 ）的工序劣化较严重，蓝粉的历时劣化最严重，其y坐标增大10％，x坐标增大5％。我们认为改进荧光粉浆料成份和配比，从而降低荧光粉的烧结温度以及采用比表面积大的荧光粉颗粒，有助于改善工序劣化；改进MgO的性能，提高其溅射能力以及采用新的驱动方法以避免荧光粉遭受离子轰击，将有助于改善历时劣化。     

PDP用荧光粉的真空紫外辐照特性

利用“等离子体显示用荧光粉光学测试系统”中147nm真空紫外光,对实用的（Y,Gd）BO_3:Eu红粉,Zn_2SiO_4:Mn和（Ba,Sr,Mg）O·nAl_2O_3:Mn绿粉以及（Ba,Mg）O·nAl_2O_3:Eu~(2+)蓝粉进行较长时间的辐照,以观察荧光粉的衰减特性,发现红粉衰减最小,蓝粉初始衰减较快,而绿粉亮度存在一个先升后降的现象。     

钒磷酸钇铕PDP用荧光粉的合成及其发光特性研究

采用共沉淀法成功合成了Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉,并利用SEM、变温紫外激光激发及真空紫外激发下的发射光谱对所合成粉体的表面形貌及发光性能进行了表征。试验结果表明,与高温固相合成法相比,共沉淀法合成的Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉的颗粒形貌好,发光强度明显提高;在325nm激光激发下,低温时存在基质VO4^3-的蓝色宽带发射,随着温度升高,VO4^3-吸收的激发能量逐渐传递给Eu^3＋,使其发光逐渐增强,当温度高于临界点时,Eu^3＋发射出现温度猝灭;Y（P,V）O4：Eu^3＋荧光粉发射主峰位于619nm,色纯度好,且发光亮度与彩色PDP用商品红粉（Y,Gd）BQ：Eu^3＋相当。     

PDP用发光材料的研究进展

目前,商用PDP三基色荧光粉主要为红色(Y,Gd)BO₃:Eu³⁺,绿色Zn₂SiO₄:Mn²⁺、BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺或(Gd, Y)BO₃:Tb³⁺,蓝色BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺。然而,以上3种荧光粉均存在发光效率低的问题;另外,(Y, Gd)BO₃:Eu³⁺的色纯度较差,Zn₂SiO₄:Mn²⁺和BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺的衰减时间较长,(Gd,Y)BO₃:Tb³⁺亮度不足,BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺的稳定性较差,这些因素在一定程度上制约了其发光和显示性能。本文总结了目前红、绿、蓝三种发光材料的真空紫外发光机理以及发光性能改进的研究进展,同时,对目前开发新型PDP用发光材料的研究也进行了介绍。     

光源色坐标的测定

为了拓宽学生的知识面,近两年,我们在普通物理光学实验中连续开设了“光源色坐标的测定”选作实验,使学生对色度学的基本概念有所了解,对测定光源光谱能量的相对分布以确定其色坐标的基本方法有所掌握。实验效果较好,学生收获亦较大。简明原理光源的颜色一般包含两方面的意思:一     

彩色液晶显示用彩色滤色膜的光学与色度特性

利用可溶性高聚合物和光感剂材料,采用光刻技术制成了用于彩色液晶显示的彩色滤色膜,并对其进行了光学与色度特性的测量.     

Eu2+激活的硅酸锶材料的发光特性

采用高温固相法制备了Sr₃SiO₅ : Eu²⁺黄色发光材料,研究了Eu²⁺浓度及共激活剂等对材料发光性能的影响。结果显示,随Eu²⁺浓度的增大,Sr₃SiO₅ : Eu²⁺材料发射强度先增强后减弱,即存在浓度猝灭效应,根据Dexter理论,其浓度猝灭机理为电偶极-偶极相互作用。掺入共激活剂Yb、Tm均能提高材料的发射强度。利用InGaN管芯分别激发Sr_2.98Eu_0.01Tm_0.01SiO₅和Sr_2.98Eu_0.01Yb_0.01SiO₅材料,获得了很好的白光发射。     

白光LED固态照明光转换荧光体

报道了当前热点固态照明白光LED对所用光转换荧光体的特殊要求,从发光学和晶场理论出发,提出研发白光LED用荧光体的几种方案和原则.依据多年成果,特别阐述在稀土铝镓石榴石体系,氯硅酸钙及某些钨钼酸盐中,Ce³⁺、Pr³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Eu²⁺及Mn²⁺离子的发光特性,能量传递,Eu²⁺的特征“阶梯状”光谱以及激活剂在晶体中所占据不同晶体学格位与发光性质的关联性.这些材料都可用于白光LED之中.实践证明,这些基础性研究和原理是研制白光LED用荧光体的基础.光转换荧光体与InGaN蓝光芯片结合可以获得符合严格标准的全色温(2700~8000K)的高显色性白光LED光源.白光LED及InGaN蓝光LED的光电性能与正向电流I_F密切相关,器件散热极为重要.提出的在不同I_F下,LED的相关色温差(ρT_c)可用来表征LED色温变化幅度及稳定性.     

氮化硼对氟铝酸锶红色荧光粉Sr3 AlO4F:Eu3+荧光性能的影响

利用氮气保护高温固相法合成一系列氟铝酸锶红色荧光粉Sr_3-xEu_xAl_1-yB_yO_4-yN_yF,利用氮化硼BN取代基质中的部分Al₂O₃,改变基质组成和内部结构,使基质晶格发生畸变,进而影响Eu³⁺离子的发光性能。利用X射线粉末衍射仪、光电子能谱、扫描电镜以及荧光分光光度计对所合成样品的物相结构、组成、形貌以及荧光性能进行表征,研究BN的掺杂对荧光性能的影响,发现一定量的BN进入基质能起到增强Eu³⁺发光的作用。初步对BN氮化对红光增强的机理进行了探讨。     

Novel blue-emitting phosphor Sr2.979Eu0.021Al10−xBxSiO20 (x=0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1) for PDP applications

A series of blue-emitting phosphor Sr_3−xEu_xAl₁₀SiO₂₀ (x=0-0.025, insteps of 0.0025) have been synthesized and the emission intensity is found to be maximum for x=0.02. The effect of boron substitution in the Al site in Sr₃Al₁₀SiO₂₀:Eu²⁺ phosphor has been investigated to improve the blue emission of Eu²⁺. A series of boron-substituted compositions have been made Sr_2.979Eu_0.021Al_10−xB_xSiO₂₀ (x=0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1) and studied their photoluminescence (PL) property under UV and VUV excitation. The X-ray diffraction patterns of Sr_2.979Eu_0.021Al_10−xB_xSiO₂₀ (x=0, 0.25, 0.5, 0.75 and 1) show single phase formation and all the compositions crystallize in monoclinic structure with space group C2/m. Blue emission (due to Eu²⁺ ion) has been found in all compositions and the emission intensity is found to be maximum for x=0.25 and it is ∼2 times higher than that of x=0 composition (PL intensity 62% vs. commercial BAM). Hence, this phosphor could be possible potential candidate for blue light-emitting phosphor for plasma display panel (PDP) applications.     

Tm3+单掺杂及Tm3+, Dy3+共掺杂YP1-xVxO4荧光粉的光谱性质

采用共沉淀法制备了Tm³⁺单掺杂及Tm³⁺,Dy³⁺共掺杂的YP_1-xV_xO₄荧光粉材料。给出了样品的XRD谱,获得了样品的SEM照片,对其发射和激发光谱也进行了测量。结果发现,随着钒酸根含量的增加,样品的激发带发生红移,这样的激发带能够满足白光LED用荧光粉的激发要求。在Tm³⁺,Dy³⁺共掺杂的样品中观测到了全色的发射,并且红、绿、蓝三个发射组分的比例也可以调整。我们计算了不同样品的色坐标,发现均在白光范围内,可见该体系样品有希望成为一种全色发射的白光LED用荧光粉。     

Synthesis and Luminescence Properties of Trivalent Rare-Earth Element-Doped Calcium Stannate Phosphors

The phosphors of calcium stannate activated with individual trivalent rare-earth element (REE) ions (Neodymium III, Europium III, Terbium III, Dysprosium III, and Samarium III) were synthesized by high-temperature solid-state reaction (SSR), and their characterization and luminescent properties were investigated. The crystal structures and morphologies of the resultant materials were well characterized by experimental techniques such as X-ray powder diffraction (XRD) and environmental scanning electron microscopy (ESEM). The XRD results display that the rare-earths substitution of Calcium II does not change the structure of calcium stannate host. Obviously, the ESEM image exhibits that phosphors aggregate and their particles with irregular shape exist. The calcined powders of the Europium III, Neodymium III, Samarium III, Dysprosium III, and Terbium III ions doped in calcium stannate exhibits bright red, reddish orange, yellowish, orange white, and green light, respectively. Although there is some intrinsic emission ranging from UV to near-infrared (NIR) due to the host lattice, the dominant signals are from the rare-earth sites, with signals characteristic of the trivalent rare-earth states. The emission spectrum from undoped-calcium stannate phosphor is characterized by two broad bands centered at ～800 and ～950 nm. The shapes of the emission bands are different for each dopant. The sharp emission properties show that the calcium stannate is a suitable host for rare-earth ion-doped phosphor material. Furthermore the influence of different rare-earth dopants, that is, Europium III, Neodymium III, Samarium III, Dysprosium III, and Terbium III, on thermally stimulated luminescence (TSL) of calcium stannate phosphor under the beta irradiation was discussed. Among these trivalent rare-earth-doped phosphors samarium-doped material showed maximum TSL sensitivity with favorable glow curve shape.     

Eu2+掺杂CaSi2O2N2荧光粉发光性能

采用固相反应法合成了组成为Ca_1-xEu_xSi₂O₂N₂的Eu²⁺掺杂CaSi₂O₂N₂荧光粉.通过荧光光谱对样品的发光性能进行了研究,发现Eu²⁺掺杂CaSi₂O₂N₂荧光粉发射光谱为宽波段的单峰结构,主要包含绿光和黄光区,发射峰在556~568 nm.从发射光谱的宽带特征来看,CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺的发射主要对应着Eu²⁺离子4f⁶5d→4f⁷跃迁.从激发光谱所覆盖的范围还可以看到,样品可以有效的被UV蓝-光激发,这意味着该类荧光粉在白光LED方面有可能得到广泛的应用.另外,样品的发光性能与激发离子的浓度有着很大关系.激发离子浓度增大时,发射光谱会发生明显红移.利用这一性质,可以通过改变Eu²⁺浓度来调节荧光粉的发光范围,从而满足不同场合的需要.同时,Eu²⁺浓度提高,样品发射光谱的强度也会随之增强,在x=0.06时发射强度达到最大值,之后继续增加Eu²⁺浓度,强度不仅没有增加反而降低,即出现浓度猝灭现象.