[发明专利]稀土氧硫化物、制备方法及其作发光体的应用

说明书

本发明涉及稀土氧硫化物、制备方法及其作为发光体的应用。

在电子学领域中已知道，使用相当高的能级(大约30000伏)可启动阳极射线管。而且在这类应用中希望使用低能电子，也就是说使用约200至800伏的电子。场致发射显示(FED)就是这种情况。在这类设备中，有发射低能电子的金属微粒，低能电子用来激发沉积在显示屏上的发光材料。

这种发光材料必须具备两个基本性能。首先它必须具备适当的光学特性，这包括它的发光性质，它必须有效地发射所需的颜色。

另一必要的性能是导电性。事实上这种材料当用于上述应用场合时，它必须能移除电荷。

问题在于一种材料难以将这两种性能结合到完好的程度。事实上，材料的发光效率随激励电势的增加而下降。另外，有一最小激励电势(Vamin)存在，低于这一电势这一材料不再存在导电性。因此试图要使用一尽可能低的电势范围，如上所述约200至800伏的电势范围，所以需要有一种材料，它有最低可能的Vamin，同时又保持有适当的发光效率。

由此提出的问题看来是寻找一种材料，在对应于所需的应用的电压范围(200—800伏)内，将适当的发光效率和导电性结合起来。本发明的目的是得到一种有这样特性的产品。

为此，本发明的含有至少一种另外的稀土作为添加剂的稀土氧硫化物的特征在于，在其表面有平衡的氧或不足的氧。

本发明还涉及一种制备稀土氧硫化物的方法，该法的特征为在氢存在下焙烧含有至少一种另外的稀土作为添加剂的稀土氧硫化物。

本发明还涉及一种含有上述类型稀土氧硫化物的发光组合物。

因此本发明的产品当用作发光体时，有相当低的Vamin，同时又保持适当的发光效率。它们特别适合用于低电压发光情况，在这种情况下它们受低能电子辐射，也就是说至少约200伏至至多约800伏的电子辐射。

本发明其他特征、详情和优点从以下的描述和附图中将变得更加清楚。其中：

图1是本发明产品的化学分析用电子能谱(ESCA)谱图。

图2是背景技术的化学分析用电子能谱谱图。

本发明的产品是稀土氧硫化物。这里所用的术语稀土是指由钇构成的一组元素和周期表原子序数57～71的元素。提到的元素周期表发表在The Bulletin de la Societe Chimique de France Nol(1966年1月)的附录中。

本发明的稀土氧硫化物更具体地说可能有化学式Ln₂O₂S，其中Ln表示稀土。

稀土可选自镧、钇、钆和镥。根据本发明的一个具体实施方案，稀土是钆。

应当指出，不管添加剂(下文将描述)是否存在，本发明的产品可能会有多种稀土，它们含在氧硫化物本身的组合物中。

本发明的稀土氧硫化物还含有至少一种另外的稀土作为添加剂或搀杂物。添加剂或搀杂物的用途是使氧硫化物有发光性能。在严格的意义上讲，这另外的稀土通常与形成氧硫化物的稀土不同。这一稀土应根据希望发光体发射的颜色来选择。更具体地说，添加剂或搀杂物可选自铽、镨、铕和钐。为了产生绿色发光体特别应选铽和镨。为了产生红色发光体，添加剂为铕或钐。在组合物中使用多种添加剂是完全可能的，例如使用铽和镨或铕和钐。

按添加剂的摩尔数/添加剂的摩尔数＋稀土氧硫化物Ln₂O₂S摩尔数计，添加剂的数量为0.1～7％(摩尔)，特别优选0.1～4％(摩尔)。更特别优选的是0.3～2％(摩尔)。

本发明氧硫化物的主要特征在它的结构上。事实上，在它的表面上，存在平衡的氧或不足的氧。作为非限定的例子，以及另一方面考虑到所用的分析方法，在这里术语表面指相当于5个原子层的厚度。

术语平衡的氧和不足的氧指当测量氧硫化物表面的O/S原子比时，该比值分别等于或低于氧硫化物的O/S化学计量比。例如，对于化学式Ln₂O₂S的氧硫化物来说，化学计量为2。在本发明产品的情况下，该比值至多等于2。在已知的氧硫化物的情况下，特别由于是氧化作用，该比值大于2。

根据本发明一个优选的实施方案，O/S比显著低于2，甚至可能等于0。

正如上文所述，本发明产品的表面状态可由ESCA分析揭示。该法用于化学表面分析。在谱图上峰的存在揭示在所分析的产品的表面元素的性质。