[发明专利]系列场发射显示用的发青色、绿色、黄色和白色光的发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及系列青色、绿色、黄色和白色发射的场发射显示(FED)用荧光粉及其制备方法。

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阴极射线管(CRT)显示类似，都是通过电子束轰击涂于显示屏的荧光粉而成像。但和CRT阴极发射的电子束必须经偏转线圈作用在荧光屏上扫描成像不同的是，FED不需要偏转线圈，而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显像。另外，相比CRT的高压热电子束发射，FED阳极电压较低。不需要偏转线圈和低工作电压的优点使得FED可制成很薄的平板显示器。因此，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，比如发光效率，发光亮度，发光颜色和使用寿命等。目前比较成熟的FED发绿光荧光粉有Zn₂SiO₄:Mn、ZnO:Zn、ZnS:Cu，Al和Zn(Cd)S:Cu，Al等，这些荧光粉都存在一定的缺点。比如，Zn₂SiO₄:Mn的导电性和稳定性有待改进。ZnO:Zn荧光粉的色坐标y值偏低，导致三基色荧 光粉显示范围(色域)较窄，限制了其在场发射平板显示中的应用。ZnS:Cu，Al和Zn(Cd)S:Cu，Al两种硫化物荧光粉相比ZnO:Zn荧光粉的色坐标色域较宽，但其在电子束长时轰击后很容易在荧光粉表面沉淀出S、ZnO等惰性层，并放出SO₂气体，容易毒化FED阴极射线管。同样，发红光荧光粉Y₂O₂S:Eu和发蓝光荧光粉ZnS:Ag也存在电子束长轰击不稳定和毒化电子枪的问题。氧化物的三基色荧光粉Y₂O₃:Eu³⁺(红)，ZnO:Zn(绿)，Y₂SiO₅:Ce³⁺(蓝)等稳定性好，但总体存在低压电子束激发发光效率不高和导电性不好的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一系列场发射显示用的发青色、绿色、黄色和白色光的发光材料，以扩大目前商用FED用荧光粉的显示色域。

本发明的另一个目的是提供上述发光材料的制备方法。

本发明的系列场发射显示用的发青色、绿色、黄色和白色光的发光材料，其化学组成表示式为：Li₂M_1-xEu_xSO₄和Li_2-yM_1-xEu_xCe_ySO₄；

其中，M为碱土金属离子，选自Ca²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺；Eu²⁺(二价稀土铕离子)和Ce³⁺(三价稀土铈离子)为激活离子；x，y为激活离子Eu²⁺和Ce³⁺相对碱土金属离子M占的摩尔百分比系数，取值范围：0.001≤x≤0.01，0.001≤y≤0.01。

本发明所选的基质材料为Li₂MSO₄。发光中心为二价稀土铕离子Eu²⁺和三价稀土铈离子Ce³⁺。在低压电子束激发下，二价稀土铕离子Eu²⁺在Li₂CaSO₄、Li₂BaSO₄、Li₂SrSO₄基质的发光材料分别发青色、 绿色和黄色光；而Eu²⁺和Ce³⁺共同掺杂Li₂SrSO₄基质的发光材料中，Eu²⁺和Ce³⁺离子分别发出黄色光和蓝色光，导致最终的白光发射。

上述发光材料的制备方法包括如下步骤：按照上述荧光粉的化学组成表示式准确称取原料，充分研磨混合均匀；然后将混合物料于氢气和氮气混合气体中焙烧，自然冷却到室温；最后所得产物取出研磨即得到最终产品。

在上述制备方法中，所述氢气和氮气体积比为1∶3。