Europium Phosphors for Color Television
1964
- Albert K. Levine
- Frank C. Palilla
La découverte du vanadate d'yttrium dopé à l'europium ([latex]YVO_4:Eu^{3+}[/latex]) comme phosphore rouge brillant a constitué une avancée décisive pour la télévision couleur. Auparavant, les luminophores rouges étaient faibles et produisaient des couleurs ternes. L'émission rouge intense et à bande étroite de l'ion [latex]Eu^{3+}[/latex] a permis d'afficher des couleurs vives et lumineuses, améliorant ainsi considérablement la qualité de la télévision en couleur et établissant la norme pour la technologie d'affichage.
La clé de cette technologie réside dans la structure électronique de l'ion europium trivalent ([latex]Eu^{3+}[/latex]). Lorsqu'il est intégré dans un réseau cristallin hôte tel que le vanadate d'yttrium ([latex]YVO_4[/latex]) ou l'oxyde d'yttrium ([latex]Y_2O_3[/latex]), le matériau hôte absorbe l'énergie, généralement celle d'un faisceau d'électrons dans un tube cathodique. Cette énergie est ensuite transférée efficacement aux ions [latex]Eu^{3+}[/latex]. Les ions sont excités à des niveaux d'énergie plus élevés et se détendent ensuite en émettant des photons. Les transitions responsables de la lumière rouge sont spécifiquement les transitions [latex]^5D_0 \to ^7F_J[/latex] (où J=0, 1, 2, 3, 4), qui sont des transitions f-f intra-configurationnelles. Ces transitions sont théoriquement interdites par les règles de sélection de la mécanique quantique, mais les interactions avec le réseau cristallin assouplissent ces règles, ce qui permet l'émission. La transition clé [latex]^5D_0 \à ^7F_2[/latex] produit une ligne d'émission très nette et intense à environ 611 nm, qui est d'un rouge pur. Cette pureté et cette intensité sont bien supérieures à celles des phosphores rouges précédents, dont les émissions étaient larges et faibles et qui contaminaient souvent les canaux vert et bleu, ce qui entraînait des images délavées.
Le développement effectué par Levine et Palilla dans les laboratoires GTE a fait date. Il a permis de résoudre le ‘problème du rouge’ auquel l'industrie de la télévision était confrontée depuis des années. La luminosité du nouveau phosphore rouge était tellement supérieure à celle des phosphores verts et bleus existants que les fabricants ont dû réduire sa concentration dans le mélange de l'écran pour obtenir une couleur blanche équilibrée. Cette innovation a non seulement rendu la télévision couleur commercialement viable et attrayante pour le marché de masse, mais elle a également stimulé la recherche d'autres phosphores à base de terres rares pour diverses applications, notamment l'éclairage et les lasers.
UNESCO Nomenclature: 2211
- Physique de l'état solide
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- discovery of fluorescence and phosphorescence
- development of the cathode ray tube (crt)
- discovery of europium and yttrium
- understanding of atomic emission spectra and quantum mechanics
- early research into inorganic phosphors like zinc sulfide
Applications
- cathode ray tube (crt) color televisions and monitors
- fluorescent lighting to improve color rendering index
- anti-counterfeiting security threads in banknotes (e.g., euro)
- biomedical assays using time-resolved fluorescence
- solid-state lighting (leds)
Idées d'innovations potentielles
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Voir aussi : europium, phosphore, télévision couleur, crt, luminescence, vanadate d'yttrium, phosphore rouge, fluorescence, transition f-f, albert levine.