专利名称：一种场发射显示用发黄光稀土发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种发黄光稀土发光材料及其制备方法。
背景技术：
场发射显示(FED)技术是近年来发展起来的一种平板显示技术，其工作原理和传 统的CRT显示类似，通过电子束轰击涂于显示屏的荧光粉显像。但FED又不同于CRT，它是 由场发射阴极阵列(FEAs)上的大量微阴极发射的电子束直接轰击荧光粉，而CRT阴极发射 的电子束必须经偏转线圈的作用，在荧光屏上扫描成像，另外，FED阳极电压低，而CRT为高 压热电子束发射。由于FED不需要偏转线圈、工作电压低，这使得FED可制成很薄的平板显 示器。FED在亮度、视角、响应时间、工作温度范围、能耗等方面均具有潜在的优势。
作为FED的关键材料，荧光粉直接决定着FED的性能。目前被认为效果比较好的 FED发绿光荧光粉有Zri2Si04:Mn和Zn0:Zn，它们是同类荧光粉中荧光发光效率比较高的。但 Zn2Si04:Mn的导电性和稳定性等是其有待改进的方面。ZnO荧光粉通常表示为ZnO:Zn，是 目前惟一的一种在低压电子束激发下具有良好发光性能的荧光材料。但ZnO:Zn发出的绿 光的的色坐标y值偏低，导致三基色荧光粉Y203: Eu3+ (红)，ZnO: Zn (绿)，Y2Si05: Ce3+ (蓝) 发光的显示范围(色域)较窄，限制了其在场发射平板显示中的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种能扩大FED显示色域的发黄光稀土发光材料。 本发明的发黄光稀土发光材料具有如下的化学组成表示式逼20* (1-x-y)
RE203 xSm203 yTb203 4P205，其中，M为碱金属离子，选自Li+、 Na+、 K+、 Rb+或Cs+ ;RE为稀土
元素，选自La3+、 Gd3+、 Y3+、 Lu3+或Sc3+ ;Sm3+和Tb3+均为激活离子；x， y为发光激活离子相对
RE原子所占的摩尔百分含量，取值范围O.OlDxDo.l， 0Dy[l0.99。 本发明所选的基质材料为M20 RE203 4P205。发光中心是由Sm203和Tb203提供的 三价稀土钐离子(Sm3+)和铽离子(Tb3+)。在低压电子束激发下，三价稀土钐离子(Sm3+)和 铽离子(Tb3+)分别发出橙色光和黄绿光，导致最终的黄光发射。 本发明中，稀土四偏磷酸盐粉体采用传统的高温固相法合成，制备工艺简单，易于 操作，设备易得，操作安全，条件容易控制。 本发明所采用的原料为加热时能分解成碱金属氧化物的碱金属碳酸盐，碱金属硝 酸盐的一种或多种的混合物；稀土氧化物或加热时能够分解成稀土氧化物的稀土草酸盐， 稀土碳酸盐，稀土硝酸盐中的一种或多种的混合物；五氧化二磷或加热时能够分解成五氧 化二磷的磷酸二氢氨，磷酸氢二氨中的一种或多种的混合物等。
本发明的另一个目的是提供上述发光材料的制备方法。 制备方法包括将原料按化学组成式准确称量，混合均匀，然后放入加热炉中， 300°C 80(TC下锻烧至少2小时，待炉温自然冷却后取出，粉碎后即得到场发射显示用稀 土发光粉体。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明的发黄光稀土发光材料在低 压电子束激发下，发出由Tb"和Sm"发射组成的黄光，将其引入FED用三基色荧光粉能显著 扩大荧光粉的显示范围，能应用于场发射显示技术领域。本发明的发光材料的制备方法简单。
图la为实施例1的发黄光的稀土发光材料在低压电子束激发下(激发电压为 3000V，灯丝电流为70 ii A)的发射光谱。 图lb为实施例1的发黄光的稀土发光材料(4)和商用FED荧光粉Y2Si05:Ce,1)， ZnO:Zn(2)， Y203:Eu3+(3)的色坐标图。
具体实施方式
实施例1称取无水碳酸锂(Li2C03)0. 1232g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 6044g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后， 70(TC保温20小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例2 称取无水碳酸钠(Na2C03)0. 176 7g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 6044g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后， 70(TC保温20小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例3称取无水碳酸钾(K2C03) 0 . 2 3 04g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽(Tb407) 0. 6044g， 磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，70(TC保温20小时， 自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例4称取无水碳酸铯(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 6044g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后， 70(TC保温20小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例5 称取无水碳酸锂(Li2C03)0. 1232g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 4361g，氧化钆(Gd203)0. 1631g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充 分研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到
最终广品。 实施例6 称取无水碳酸钠(Na2C03)0. 176 7g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 4361g，氧化钆(Gd203)0. 1631g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充 分研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到
最终广品。 实施例7
称取无水碳酸钾(K2C03) 0 . 2 3 04g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽(Tb407) 0. 4361g， 氧化钆(Gd203) 0. 1631g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例8 称取无水碳酸铯(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 4361g，氧化钆(Gd203)0. 1631g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充 分研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到 最终广品。
实施例9 称取无水碳酸锂(Li2C03)0. 1232g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 3115g，氧化钆(Gd203)0. 2840g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充 分研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到
最终广品。 实施例10 称取无水碳酸钠(Na2C03) 0. 176 7g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，化铽(Tb407) 0. 3115g， 氧化钆(Gd203)0. 2840g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例11称取无水碳酸钾(K2C03)0 . 2 3 04g，氧化钐(Sm203)0. 0174g，化铽(Tb407)0. 3115g， 氧化钆(Gd203)0. 2840g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例12称取无水碳酸铯(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化钐(Sm203)0. 0174g，化铽(Tb407)0. 3115g， 氧化钆(Gd203)0. 2840g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例13 称取无水碳酸锂(Li2C03)0. 1232g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 4361g，氧化钇(Y203)0. 1016g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分 研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最 终产品。 实施例14 称取无水碳酸钠(Na2C03)0. 176 7g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 4361g，氧化钇(Y203)0. 1016g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分 研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最 终产品。 实施例15 称取无水碳酸钾(K2C03) 0 . 2 3 04g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽(Tb407) 0. 4361g， 氧化钇(Y203)0. 1016g，磷酸二氢氨(NH4H2P0》1.5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例16 称取无水碳酸铯(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 4361g，氧化钇(Y203)0. 1016g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分 研磨并混合均匀后，70(TC保温10小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最 终产品。 实施例17 称取无水碳酸锂(Li2C03)0. 1232g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，氧化铽 (Tb407)0. 3115g，氧化钇(Y203)0. 1768g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分 研磨并混合均匀后，70(TC保温6小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最 终产品。 实施例18 称取无水碳酸钠(Na2C03) 0. 176 7g，氧化钐(Sm203) 0. 0174g，化铽(Tb407) 0. 3115g， 氧化钇(Y203)0. 1768g，磷酸二氢氨(NH4H2P0》1.5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温6小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例19称取无水碳酸钾(K2C03)0 . 2 3 04g，氧化钐(Sm203)0. 0174g，化铽(Tb407)0. 3115g，氧 化钇(Y203) 0. 1768g，磷酸二氢氨(NH4H2P04) 1. 5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后， 70(TC保温6小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例20称取无水碳酸铯(Cs2C03)0 . 54 30g，氧化钐(Sm203)0. 0174g，化铽(Tb407)0. 3115g， 氧化钇(Y203)0. 1768g，磷酸二氢氨(NH4H2P0》1.5337g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀 后，70(TC保温6小时，自然降到室温，取出，在玛瑙研钵中研磨后，得到最终产品。
实施例21 测定本发明的场发射显示(FED)用稀土发黄光材料(实施例1)在低压电子束激 发下(激发电压为3000V,灯丝电流为70 A)，发射出强的由Tb3+的绿光和Sm3+的红光组成 的黄光(图la)，色坐标为(0. 510，0. 459)。它的色坐标连同商用FED荧光粉YA:Eu,红)， ZnO:Zn(绿)，Y2Si05:Ce,蓝) 一起显示在图lb中，可以看到，本发明实施例1的发黄光材 料显著扩大了三基色荧光粉的显示色域。 本发明所保护的发黄光稀土发光系列材料的结构和组成相似，导致其发射光谱相 似，实施例l(图1)的发射光谱代表了该系列荧光粉的发光特征。
权利要求
一种场发射显示用发黄光稀土发光材料，其化学组成式为M2O·(1-x-y)RE2O3·xSm2O3·yTb2O3·4P2O5，其中，M为碱金属离子，选自Li+、Na+、K+、Rb+或Cs+；RE为稀土元素，选自La3+、Gd3+、Y3+、Lu3+或Sc3+；Sm3+和Tb3+均为激活离子；x，y为发光激活离子相对RE原子所占的摩尔百分含量，取值范围0.01□x□0.1，0□y□0.99。
2. 权利要求1所述场发射显示用发黄光稀土发光材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤将原料按化学组成式准确称量，混合均匀，然后放入加热炉中煅烧，待炉温自然冷却后取出，粉碎后即得到场发射显示用稀土发光粉体。
3. 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述的原料为碱金属碳酸盐、碱金属硝酸盐的一种或多种的混合物；稀土氧化物、稀土草酸盐、稀土碳酸盐、稀土硝酸盐中的一种或多种的混合物；五氧化二磷、磷酸二氢氨、磷酸氢二氨中的一种或多种的混合物。
4. 如权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述煅烧温度为300°C 80(TC，煅烧时间为2 48小时。
全文摘要
本发明公开了一种场发射显示用发黄光稀土发光材料及其制备方法，其化学组成式M2O·(1-x-y)RE2O3·xSm2O3·yTb2O3·4P2O5，其中，M为碱金属离子，选自Li+、Na+、K+、Rb+、Cs+；RE为稀土元素，选自La3+，Gd3+，Y3+，Lu3+，Sc3+；Sm3+(三价稀土钐离子)和Tb3+(三价稀土铽离子)为激活离子；x，y为发光激活离子相对RE原子所占的摩尔百分含量，取值范围本发明的制备方法简单，所制备的FED用稀土发光材料在低压阴极射线激发下，发出由Tb3+和Sm3+发射组成的黄光，将其引入FED用三基色荧光粉能显著扩大荧光粉的显示范围。
文档编号C09K11/81GK101705091SQ20091019383
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者梁宏斌, 苏锵, 谢木标, 陈万平, 韩冰 申请人:中山大学