CN1119667A - 掺杂钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆在低压发光中的应用 - Google Patents

掺杂钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆在低压发光中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种将掺杂了的钇、镥或钆元素的钽酸盐用于低压发光的新用途。上述的这些钽酸盐可以用铌或者从包括镨、铕、铽和铥的一组元素中选出的一种稀土元素进行掺杂。
本发明在钽酸盐可以用于场致发射显示器件的制造中。

Description

掺杂钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆在 低压发光中的应用
本发明涉及一种将掺杂钽酸盐用作低电压发光的发光材料的用途。
在电子领域中，阴极射线管一般使用30000V左右的高能进行工作。此外，在一些使用场合下如场致发射显示(FED)设备中，人们也希望使用低能(即200至800V左右的)电子进行工作。在这种设备中，一些金属微粒发射出低能电子，这些电子再去激励设置在显示屏上的发光材料。
发光材料必须具备下面两个基本特性：
首先是它必须具有适当的光导特性，这涉及它的发光性质，它必须能有效地发出指定颜色的光。
另一个必要的特性是它的导电性。当它能使用于上述的使用场合中时必须能够移走电荷。
这一问题的困难在于能找到一种这二种性质结合到一定程度的材料。事实上，材料的发光效率随着激励电压的下降而降低。此外，还存在着一个最低激励电压(Vamin)，如果低于该电压材料将不再具备导电性。由于我们的目标是使用尽可能低的电压范围(如在上面说的200至800V)，因此，我们需要的是一种Vamin最低、同时又能将发光效率维持在一定水平上的材料。
因此，要解决的问题似乎是要寻找一种能够同时地呈现出适当的发光效率和(对应于所要求的使用电压范围200—800V的)导电性的材料。
因此，本发明的目的在于试图找到一种具有上述特性的产品。
出于上述目的，本发明在制造低电压发光设备中采用掺杂钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆作为发光材料。
事实上，发明人注意到，上述的那些类型的钽酸盐非常适合于在至少200V至多800V范围的低能电子辐射下使用。
本发明的其他特征、细节及优点将在下面的描述中加以更清楚地说明。
本发明中使用的钽酸盐是钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆，而且经过掺杂。掺杂可以对钽原子或者钇、镥、钆原子进行部分替换来完成。
作为替换钽的掺杂材料，可以使用五价元素，例如铌。
另外，作为替换钇、镥或钆的掺杂材料，可以使用在可见光范围内能发光的稀土元素，可以从包括镨、铕、铽和铥的一组元素中选出。
此外，本发明还可以使用掺杂钽酸盐的混合物，这种混合物的组成成分包括：可能已掺杂的钽、以及除钇、镥或钆以外从这三个元素中选出的另一元素、镧和铕、和至少一种从可发出可见光的稀土元素中选出的掺杂元素。举例来说，可以使用钽盐钇和钽酸镥的混合物。
掺杂元素具体地讲是能在可见范围内发光的稀土元素的含量一般不超过20％，更具体地讲，一般不超过15％。
最好使用具有单斜结构M的产品。
下面以示例的形式给出几种可以用在本发明之中的钽酸盐：
作为蓝色荧光粉，可以使用下列分子式所表示的化合物：(1)YNbxTa1－xO4，x大于0，至多等于0.15；(2)LuNbxTa1－xO4，x大于0，至多等于0.2；(3)Y1－yTmy TaO4，y大于0，至多等于0.03。另外，还可以使用分子式(1)和(2)或者(1)和(3)所表示的化合物的固溶体。
作为绿色发光材料，可以使用下列分子式所表示的化合物(4)Y1－yTbyTaO4，y至少等于0.001至多等于0.15，(5)Lu1－yTbyTaO4，y至少等于0.001至多等于0.15，以及(6)Gd1－yTbyTaO4，y至少为0.001至多为0.15，另外还可以使用分子式(4)至(6)所表示的三种化合物中的至少二种的固溶体。
最好使用平均粒子尺寸最多为15μm(CILAS颗粒测定法)或者更好地讲最多为5μm的化合物。
本发明的上述产物可以采用公知的工艺来制备，这些工艺并不是本发明的主题。通常采用的工艺是将生成物的成份中所包含的那些元素的氧化物进行焙烧(chamotte)，这种焙烧处理也可以选择在有一种包含碱金属元素如锂或碱土金属如钡的助熔剂存在的状态下进行。
本发明还涉及使用低电压发光的装置，它们的特征在于包括具有上述类型的掺杂钽酸钇、钽酸镥或者钽酸钆。
上面描述的有关钽酸盐的使用方面的全部技术内容同样也适用于本发明的装置。
在那些装置中，钽酸盐被覆盖在受到低能激励的屏幕上。在制造低电压发光装置时，发光材料的使用也可以采用公知的工艺来进行，例如可以通过丝网印刷法、沉积法或者电泳法来进行。
更具体地说，本发明还可以使用于具有场致发射显示屏的装置中。
下面给出一些实例。
有关这些生成物的发光特性，将在下面进行讨论。这些特性的测量是在1μA/mm2的直流的激励状态下，对不使用粘接剂、通过沉积法沉积在透明基板上的发光材料的低电压阴极发光所作的测量。基板上的生成物层的厚度为10μm。
实例1
本实例采用了含有平均粒度为10μm的铌的钽酸钇，其分子式为YTa0.99Nb0.01O4。
生成物发出一种蓝色光，在400V时发光效率达到0.2Lm/W的数量级，Vamin小于200V。
实例2
本实例使用了钽酸镥，其分子式为LuTa0.99Nb0.01O4。。400V时发光效率为0.12Lm/V，Vamin小于200V。其彩色坐标值为X＝0.146，Y＝0.069，其平均尺寸为5μm。

Claims (9)

1.在生产低电压发光装置的过程中，使用掺杂的钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆作为发光材料。
2.如权利要求1所述的用途，其中所用的钽酸盐通过用铌来部分替换钽的方式进行掺杂。
3.如权利要求1所述的用途，其中所用的钽酸盐通过用能发光可见光的稀土元素来部分地替换钇、镥或钆的方式进行掺杂。
4.如权利要求3中所述的用途，其中所述的可发出可见光的稀土元素属于包含镨、铕、铽和铥的一组元素。
5.如前面的任一权利要求所述的用途，其中也可以使用掺杂钽酸盐的混合物，这种混合物的组成成分为：可能已掺杂了的钽元素、以及除钇、镥或者钆元素之外从这三种元素中选出的至少另一种元素、以及镧、铕和至少一种选自能在可见光范围内发光的稀土元素的掺杂元素。
6.一种使用低电压发光的装置，其特征在于包括经掺杂的钽酸钇、钽酸镥或钽酸钆。
7.如权利要求6的装置，其特征在于包括一种钽酸盐，所使用的钽酸盐通过用铌原子来部分替换钽原子的方法进行掺杂。
8.如权利要求6或7所述的装置，其特征在于包括一种掺杂钽酸盐的混合物，这种混合物的组成成分包括：可能已掺杂了的钽元素、以及除钇、镥或钆之外至少一种选自这三种元素的另一种元素、以及镧和铕和至少一种从能发光可见光的稀土元素中选出的掺杂元素。
9.如权利要求6至8中的一个所述的装置，其特征在于它包括一个场致发射显示屏。
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