一種場發射顯示用發黃光稀土發光材料及其製備方法

2023-09-20 03:09:05 2

專利名稱：一種場發射顯示用發黃光稀土發光材料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種發黃光稀土發光材料及其製備方法。
背景技術：
場發射顯示(FED)技術是近年來發展起來的一種平板顯示技術，其工作原理和傳 統的CRT顯示類似，通過電子束轟擊塗於顯示屏的螢光粉顯像。但FED又不同於CRT，它是 由場發射陰極陣列(FEAs)上的大量微陰極發射的電子束直接轟擊螢光粉，而CRT陰極發射 的電子束必須經偏轉線圈的作用，在螢光屏上掃描成像，另外，FED陽極電壓低，而CRT為高 壓熱電子束髮射。由於FED不需要偏轉線圈、工作電壓低，這使得FED可製成很薄的平板顯 示器。FED在亮度、視角、響應時間、工作溫度範圍、能耗等方面均具有潛在的優勢。
作為FED的關鍵材料，螢光粉直接決定著FED的性能。目前被認為效果比較好的 FED發綠光螢光粉有Zri2Si04:Mn和Zn0:Zn，它們是同類螢光粉中螢光發光效率比較高的。但 Zn2Si04:Mn的導電性和穩定性等是其有待改進的方面。ZnO螢光粉通常表示為ZnO:Zn，是 目前惟一的一種在低壓電子束激發下具有良好發光性能的螢光材料。但ZnO:Zn發出的綠 光的的色坐標y值偏低，導致三基色螢光粉Y203: Eu3+ (紅)，ZnO: Zn (綠)，Y2Si05: Ce3+ (藍) 發光的顯示範圍(色域)較窄，限制了其在場發射平板顯示中的應用。

發明內容
本發明的目的是提供一種能擴大FED顯示色域的發黃光稀土發光材料。 本發明的發黃光稀土發光材料具有如下的化學組成表示式逼20* (1-x-y)
RE203 xSm203 yTb203 4P205，其中，M為鹼金屬離子，選自Li+、 Na+、 K+、 Rb+或Cs+ ;RE為稀土
元素，選自La3+、 Gd3+、 Y3+、 Lu3+或Sc3+ ;Sm3+和Tb3+均為激活離子；x， y為發光激活離子相對
RE原子所佔的摩爾百分含量，取值範圍O.OlDxDo.l， 0Dy[l0.99。 本發明所選的基質材料為M20 RE203 4P205。發光中心是由Sm203和Tb203提供的 三價稀土釤離子(Sm3+)和鋱離子(Tb3+)。在低壓電子束激發下，三價稀土釤離子(Sm3+)和 鋱離子(Tb3+)分別發出橙色光和黃綠光，導致最終的黃光發射。 本發明中，稀土四偏磷酸鹽粉體採用傳統的高溫固相法合成，製備工藝簡單，易於 操作，設備易得，操作安全，條件容易控制。 本發明所採用的原料為加熱時能分解成鹼金屬氧化物的鹼金屬碳酸鹽，鹼金屬硝 酸鹽的一種或多種的混合物；稀土氧化物或加熱時能夠分解成稀土氧化物的稀土草酸鹽， 稀土碳酸鹽，稀土硝酸鹽中的一種或多種的混合物；五氧化二磷或加熱時能夠分解成五氧 化二磷的磷酸二氫氨，磷酸氫二氨中的一種或多種的混合物等。
本發明的另一個目的是提供上述發光材料的製備方法。 製備方法包括將原料按化學組成式準確稱量，混合均勻，然後放入加熱爐中， 300°C 80(TC下鍛燒至少2小時，待爐溫自然冷卻後取出，粉碎後即得到場發射顯示用稀 土發光粉體。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果本發明的發黃光稀土發光材料在低 壓電子束激發下，發出由Tb"和Sm"發射組成的黃光，將其引入FED用三基色螢光粉能顯著 擴大螢光粉的顯示範圍，能應用於場發射顯示技術領域。本發明的發光材料的製備方法簡單。


圖la為實施例1的發黃光的稀土發光材料在低壓電子束激發下(激發電壓為 3000V，燈絲電流為70 ii A)的發射光譜。 圖lb為實施例1的發黃光的稀土發光材料(4)和商用FED螢光粉Y2Si05:Ce,1)， ZnO:Zn(2)， Y203:Eu3+(3)的色坐標圖。
具體實施方式

實施例1稱取無水碳酸鋰(Li2C03)0. 1232g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 6044g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻後， 70(TC保溫20小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例2 稱取無水碳酸鈉(Na2C03)0. 176 7g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 6044g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻後， 70(TC保溫20小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例3稱取無水碳酸鉀(K2C03) 0 . 2 3 04g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱(Tb407) 0. 6044g， 磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻後，70(TC保溫20小時， 自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例4稱取無水碳酸銫(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 6044g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻後， 70(TC保溫20小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例5 稱取無水碳酸鋰(Li2C03)0. 1232g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 4361g，氧化釓(Gd203)0. 1631g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充 分研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到
最終廣品。 實施例6 稱取無水碳酸鈉(Na2C03)0. 176 7g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 4361g，氧化釓(Gd203)0. 1631g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充 分研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到
最終廣品。 實施例7
稱取無水碳酸鉀(K2C03) 0 . 2 3 04g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱(Tb407) 0. 4361g， 氧化釓(Gd203) 0. 1631g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例8 稱取無水碳酸銫(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 4361g，氧化釓(Gd203)0. 1631g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充 分研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到 最終廣品。
實施例9 稱取無水碳酸鋰(Li2C03)0. 1232g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 3115g，氧化釓(Gd203)0. 2840g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充 分研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到
最終廣品。 實施例10 稱取無水碳酸鈉(Na2C03) 0. 176 7g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，化鋱(Tb407) 0. 3115g， 氧化釓(Gd203)0. 2840g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例11稱取無水碳酸鉀(K2C03)0 . 2 3 04g，氧化釤(Sm203)0. 0174g，化鋱(Tb407)0. 3115g， 氧化釓(Gd203)0. 2840g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例12稱取無水碳酸銫(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化釤(Sm203)0. 0174g，化鋱(Tb407)0. 3115g， 氧化釓(Gd203)0. 2840g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例13 稱取無水碳酸鋰(Li2C03)0. 1232g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 4361g，氧化釔(Y203)0. 1016g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分 研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最 終產品。 實施例14 稱取無水碳酸鈉(Na2C03)0. 176 7g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 4361g，氧化釔(Y203)0. 1016g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分 研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最 終產品。 實施例15 稱取無水碳酸鉀(K2C03) 0 . 2 3 04g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱(Tb407) 0. 4361g， 氧化釔(Y203)0. 1016g，磷酸二氫氨(NH4H2P0》1.5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例16 稱取無水碳酸銫(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 4361g，氧化釔(Y203)0. 1016g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分 研磨並混合均勻後，70(TC保溫10小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最 終產品。 實施例17 稱取無水碳酸鋰(Li2C03)0. 1232g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，氧化鋱 (Tb407)0. 3115g，氧化釔(Y203)0. 1768g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分 研磨並混合均勻後，70(TC保溫6小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最 終產品。 實施例18 稱取無水碳酸鈉(Na2C03) 0. 176 7g，氧化釤(Sm203) 0. 0174g，化鋱(Tb407) 0. 3115g， 氧化釔(Y203)0. 1768g，磷酸二氫氨(NH4H2P0》1.5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫6小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例19稱取無水碳酸鉀(K2C03)0 . 2 3 04g，氧化釤(Sm203)0. 0174g，化鋱(Tb407)0. 3115g，氧 化釔(Y203) 0. 1768g，磷酸二氫氨(NH4H2P04) 1. 5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻後， 70(TC保溫6小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例20稱取無水碳酸銫(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化釤(Sm203)0. 0174g，化鋱(Tb407)0. 3115g， 氧化釔(Y203)0. 1768g，磷酸二氫氨(NH4H2P0》1.5337g，於瑪瑙研缽中充分研磨並混合均勻 後，70(TC保溫6小時，自然降到室溫，取出，在瑪瑙研缽中研磨後，得到最終產品。
實施例21 測定本發明的場發射顯示(FED)用稀土發黃光材料(實施例1)在低壓電子束激 發下(激發電壓為3000V,燈絲電流為70 A)，發射出強的由Tb3+的綠光和Sm3+的紅光組成 的黃光(圖la)，色坐標為(0. 510，0. 459)。它的色坐標連同商用FED螢光粉YA:Eu,紅)， ZnO:Zn(綠)，Y2Si05:Ce,藍) 一起顯示在圖lb中，可以看到，本發明實施例1的發黃光材 料顯著擴大了三基色螢光粉的顯示色域。 本發明所保護的發黃光稀土發光系列材料的結構和組成相似，導致其發射光譜相 似，實施例l(圖1)的發射光譜代表了該系列螢光粉的發光特徵。
權利要求
一種場發射顯示用發黃光稀土發光材料，其化學組成式為M2O·(1-x-y)RE2O3·xSm2O3·yTb2O3·4P2O5，其中，M為鹼金屬離子，選自Li+、Na+、K+、Rb+或Cs+；RE為稀土元素，選自La3+、Gd3+、Y3+、Lu3+或Sc3+；Sm3+和Tb3+均為激活離子；x，y為發光激活離子相對RE原子所佔的摩爾百分含量，取值範圍0.01□x□0.1，0□y□0.99。
2. 權利要求1所述場發射顯示用發黃光稀土發光材料的製備方法，其特徵在於包括如下步驟將原料按化學組成式準確稱量，混合均勻，然後放入加熱爐中煅燒，待爐溫自然冷卻後取出，粉碎後即得到場發射顯示用稀土發光粉體。
3. 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述的原料為鹼金屬碳酸鹽、鹼金屬硝酸鹽的一種或多種的混合物；稀土氧化物、稀土草酸鹽、稀土碳酸鹽、稀土硝酸鹽中的一種或多種的混合物；五氧化二磷、磷酸二氫氨、磷酸氫二氨中的一種或多種的混合物。
4. 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述煅燒溫度為300°C 80(TC，煅燒時間為2 48小時。
全文摘要
本發明公開了一種場發射顯示用發黃光稀土發光材料及其製備方法，其化學組成式M2O·(1-x-y)RE2O3·xSm2O3·yTb2O3·4P2O5，其中，M為鹼金屬離子，選自Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+；RE為稀土元素，選自La3+，Gd3+，Y3+，Lu3+，Sc3+；Sm3+(三價稀土釤離子)和Tb3+(三價稀土鋱離子)為激活離子；x，y為發光激活離子相對RE原子所佔的摩爾百分含量，取值範圍本發明的製備方法簡單，所製備的FED用稀土發光材料在低壓陰極射線激發下，發出由Tb3+和Sm3+發射組成的黃光，將其引入FED用三基色螢光粉能顯著擴大螢光粉的顯示範圍。
文檔編號C09K11/81GK101705091SQ20091019383
公開日2010年5月12日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者梁宏斌, 蘇鏘, 謝木標, 陳萬平, 韓冰 申請人:中山大學