JP2000026855A - 蛍光体ペースト組成物及び真空紫外線励起発光素子 - Google Patents
蛍光体ペースト組成物及び真空紫外線励起発光素子Info
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Abstract
発光輝度の劣化の少ない青色発光アルミン酸塩蛍光体ぺ
一スト組成物、及び青色発光成分の揮度を改善した真空
紫外線励起発光素子を提供しようとするものである。 【解決手段】 Ba、Sr及びCaの群より選択され
た少なくとも1種のアルカリ土類金属元素、Eu元
素、Mg、Zn及びMnの群より選択された少なくと
も1種の元素、並びに、Al元素を含有するアルミン
酸塩蛍光体と、EuAlO3 との混合物をバインダー樹
脂中に分散してなることを特徴とする蛍光体ぺ一スト組
成物、及び、これを用いて形成した蛍光膜を備えた真空
紫外線励起発光素子である。
Description
以下の真空紫外線で励起され、青色に発光するアルミン
酸塩蛍光体を含有する蛍光体ペースト組成物、及びこれ
を用いて形成された蛍光膜を備えた真空紫外線励起発光
素子に関する。
Ne等の希ガスを、ガラスなどの外囲器に封入し、その
希ガスの放電によって放射される真空紫外線により、外
囲器内部又は外部の蛍光膜を励起して発光させる真空紫
外線励起発光素子の開発が盛んに行われている。
に使われる細管ランプである。ランプ用の細管には、X
e、Xe−Ne等の希ガスが封入されており、その管の
内面には、真空紫外線により励起されて発光する蛍光体
からなる蛍光膜が形成されている。例えば、管の両端に
設けた電極から電気エネルギーを印加すると、セル内に
希ガス放電が発生し、真空紫外線が放射される。この真
空紫外線により蛍光体が励起されて可視光を発する。
は赤、青、緑に発光する単色の蛍光体と、それぞれの単
色を発光する3色の蛍光体を混合したものがある。赤色
蛍光体として、(Y,Gd)BO3 :Eu、緑色蛍光体
としては、LaPO4 :Ce,Tb、青色蛍光体として
は、BaMgAl10O17:Eu、(Ba,Sr)MgA
l10O17:Eu,Mn等が使用されている。
プラズマディスプレイパネル(以下「PDP」という)
がある。PDPは原理的には、上記の真空紫外線励起の
細管ランプを小さくし、異なる3色のランプをマトリッ
クス状に並べたものと考えることができる。つまり、狭
い放電空間(以下「セル」という)がマトリックス状に
配置されたものである。各セルには電極が設けられ、各
セルの内側又は外側に蛍光体を塗布することによって蛍
光膜が形成されており、各セル内にはXe,Xe−Ne
等の希ガスが封入されている。
加すると、セル内に希ガス放電が発生し、真空紫外線が
放射される。この真空紫外線により蛍光体が励起され、
可視光を発し、この発光によって画像が表示される。フ
ルカラーPDPの場合、真空紫外線により赤、青、緑に
発光する蛍光体をマトリックス状に塗り分けることによ
り、フルカラーの表示を行うことができる。この場合、
赤色蛍光体としては、(Y,Gd)BO3 :Eu、緑色
蛍光体としては、Zn2 SiO4 :Mn、青色蛍光体と
しては、BaMgAl10O17:Eu等が使用されてい
る。(工業調査会発行、「電子材料誌」1997年12
月号参照)
光膜を形成するときには、蛍光体をバインダー樹脂に分
散させた蛍光体ペーストを使用する。細管ランプは、通
常蛍光体とニトロセルロースなどの樹脂を酢酸ブチルな
どの溶媒を用いて混合し、蛍光体ペーストとしてガラス
管の内面に塗布し、乾燥した後、焼成することによりガ
ラス管の内面に蛍光体塗布膜を形成する。
スなどの樹脂とブチルカルビトールなどの溶媒を混合し
て蛍光体ペーストを作製し、これをスクリーン印刷法に
よりPDPの内面に塗布して乾燥した後、焼成すること
によりPDPセル内に蛍光体塗布膜を形成するのが一般
的である。また、フィルム上に感光性樹脂を含有する蛍
光体ペースト組成物を塗布、乾燥し、PDPの内面に貼
付した後、所定のパターンに露光、現像して必要部分を
残し、焼成することにより、PDPセル内に蛍光膜を形
成する方法も提案されている。この方法も蛍光体ペース
ト組成物を塗布し、乾燥、焼成を行う点では他の方法と
変わりはない。
過程においては、蛍光膜を形成するときに、蛍光体ペー
ストを塗布、乾燥、焼成することが必須となっている。
この焼成工程において蛍光体が劣化することがしばしば
問題となっていた。特に、青色蛍光体のBaMgAl10
O17:Eu、(Ba,Sr)MgAl10O17:Eu,M
n等のEuを付活剤としたアルミン酸塩蛍光体の劣化が
顕著であり、高輝度の青色蛍光体を用いて素子化して
も、得られた真空紫外線励起発光素子の青色発光成分の
発光輝度の低下を避けることができなかった。このた
め、焼成工程時の劣化の少ない青色蛍光体用ペースト組
成物の開発が望まれていた。
点を解消し、真空紫外線励起発光素子の成膜工程におけ
る発光輝度の劣化の少ない青色発光アルミン酸塩蛍光体
ぺ一スト組成物、及び青色発光成分の輝度を改善した真
空紫外線励起発光素子を提供しようとするものである。
Al10O17:Eu、(Ba,Sr)MgAl10O17:E
u,Mn等のEuを付活剤とするアルミン酸塩蛍光体を
含む蛍光体ペースト組成物について種々検討したとこ
ろ、上記蛍光体ペースト組成物に発光機能を有しないE
uAlO3 を混在させることにより、焼成工程における
蛍光体の劣化を大幅に抑制することができ、このペース
トを用いて蛍光膜を形成した真空紫外線励起発光素子
は、輝度劣化が少なく、蛍光体の有する高輝度の青色発
光が維持されることを見出し、本発明を完成することが
できた。本発明の構成は以下のとおりである。
れた少なくとも1種のアルカリ土類金属元素、Eu元
素、Mg、Zn及びMnの群より選択された少なくと
も1種の元素、並びにAl元素を含有するアルミン酸
塩蛍光体と、EuAlO3 との混合物をバインダー樹脂
中に分散してなることを特徴とする蛍光体ぺ一スト組成
物。
式で表されることを特徴とする上記(1) 記載の蛍光体ペ
ースト組成物。 (M1 1-xEux )O・a(M2 1-y, Mny )O・(5.
5−0.5a)Al2 O3 (但し、上記式中、M1 はBa,Sr及びCaからなる
群より選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属元
素を表し、M2 はMg及び/又はZnを表し、a、x及
びyはそれぞれ0<a≦2、0<x<1、及び0≦y<
1 なる条件を満たす数である)
それぞれ0<a≦2、0.05≦x≦0.5、及び0≦
y≦0.2なる条件を満たす数であることを特徴とする
上記(2) 記載の蛍光体ペースト組成物。 (4) 上記一般式において、a、x及びyがそれぞれ1≦
a≦2、0.05≦x≦0.5、及び0≦y≦0.2な
る条件を満たす数であることを特徴とする上記(2) 記載
の蛍光体ペースト組成物。 (5) 上記一般式において、a、x及びyがそれぞれ1≦
a≦2、0.05≦x≦0.5、及びy=0なる条件を
満たす数であることを特徴とする上記(2) 記載の蛍光体
ペースト組成物。
射させたときに得られる粉末X線回折パターンのうち、
上記アルミン酸塩蛍光体結晶に固有の回折指数107の
強度に対する上記EuAlO3 結晶に固有の回折指数2
00の強度の比が0.005〜0.30の範囲、好まし
くは0.01〜0.20の範囲にあることを特徴とする
上記(1) 〜(5) のいずれか1つに記載の蛍光体ペースト
組成物。 (7) 上記ペースト組成物中の上記混合物の含有率が5〜
60重量%、好ましくは10〜45重量%であることを
特徴とする上記(1) 〜(6) のいずれか1つに記載の蛍光
体ペースト組成物。
ース、ニトロセルロース、ポリエチレンオキサイド及び
アクリル樹脂の群から選択される1種以上の樹脂である
ことを特徴とする上記(1) 〜(7) のいずれか1つに記載
の蛍光体ペースト組成物。 (9) 上記バインダー樹脂を溶解する溶媒として、水、酢
酸ブチル、ブチルカルビトール及びテルピオネールの群
から選択された1種以上のものを含有することを特徴と
する上記(1) 〜(8) のいずれか1つに記載の蛍光体ペー
スト組成物。
を封入し、該希ガスの放電によって放射される真空紫外
線で上記蛍光膜を励起して発光させる真空紫外線励起発
光素子において、上記蛍光膜が、上記(1) 〜(9) のいず
れか1つに記載の混合物を含有することを特徴とする真
空紫外線励起発光素子。
いが、Eu付活アルミン酸塩蛍光体を含有する蛍光体ペ
ースト組成物において、発光に寄与しないEuAlO3
を混在させることによって、蛍光体ペースト組成物を用
いて蛍光膜を形成するときの、蛍光膜化工程での輝度劣
化が抑制されることを見出し、本発明を完成させた。
Sr及びCaからなる群より選択される少なくとも1種
のアルカリ土類元素と、付活剤であるEu元素と、Mg
及び/又ばZn元素と、Al元素とを含むEu付活アル
ミン酸塩蛍光体に対して、EuAlO3 粉体を所定量混
在させ、これにバインダー樹脂と、粘度調整用の溶媒を
添加し、十分に混練して蛍光体ぺースト組成物を得る。
は、MgやZn以外にMnを添加してもよい。これらの
蛍光体としては、発光輝度を考慮すると下記の一般式で
表されるEu付活アルミン酸塩蛍光体が好ましい。 (M1 1-xEux )O・a(M2 1-y, Mny )O・(5.
5−0.5a)Al2 O3 (但し、上記式中、M1 はBa,Sr及びCaからなる
群より選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属元
素を表し、M2 はMg及び/又はZnを表し、a、x及
びyは、それぞれ0<a≦2、0<x<1、及び0≦y
<1なる条件、好ましくは0<a≦2、0.05≦x≦
0.5、及び0≦y≦0.2なる条件、より好ましくは
1≦a≦2、0.05≦x≦0.5、及び0≦y≦0.
2なる条件、より一層好ましくは1≦a≦2、0.05
≦x≦0.5、及びy=0なる条件を満たす数を表す)
は0から1までの値を取り得るが、十分な発光強度を得
るためには、xが0.05〜0.5の範囲が好ましい。
この範囲を外れると、蛍光体の発光強度が低くなってし
まう。yも、結晶構造的には0から1までの値を取り得
るが、十分な発光強度を得るためには、yが0.2以下
であることが好ましく、y=0であってもよい。また、
aは、蛍光体の粉末X線回折に基づくリートベルト解析
法によると、1≦a≦2のときに特に高輝度の蛍光体と
なる。
造法は特別なものではない。従来法と同様に、蛍光体を
構成する各金属の炭酸塩、酸化物等の化合物原料を化学
量論的に秤量して十分に混合した後、アルミナ坩堝等の
耐熱容器に充填して還元性雰囲気中で1200〜170
0℃の温度で2〜40時間かけて1回以上焼成し、得ら
れた焼成物を分散、水洗、乾燥、篩分を行って得る。ま
た、焼成時にフッ化物等のフラックスを使用してもよ
い。本発明で用いるEuAlO3 は、Eu、Alの炭酸
塩、酸化物等の化合物原料を化学量論的に秤量し、上記
の蛍光体と同様に製造することができる。
光体とEuAlO3 と混合物は、該混合物に対してCu
Kα1特性X線を入射し、得られる粉末X線回折パター
ンのうち、アルミン酸塩蛍光体結晶に固有の回折指数1
07の強度に対するEuAlO3 結晶に固有の回折指数
200の強度の比(以下、この比の値を「α値」とい
う)が0.005〜0.30の範囲、好ましくは0.0
1〜0.20の範囲になるように調製する。α値が0.
005を下回ると、ペースト焼成時の劣化防止効果が弱
く、一方、0.30を超えると、EuAlO3 不純物量
が多くなりすぎて発光輝度が低下する。
光体とEuAlO3 との混合物を分散させるバインダー
樹脂としては、エチルセルロース、ニトロセルロース、
ポリエチレンオキサイド、アクリル樹脂等を使用するこ
とができる。また、本発明の蛍光体ペースト組成物の粘
度を調整するために、水、酢酸ブチル、ブチルカルバト
ール、テルピオネール等の溶媒を使用することができ
る。
記混合物の混合割合は、溶媒を含む蛍光体ペースト組成
物の全重量に対し、5〜60重量%の範囲が適当であ
る。この範囲は、所望の膜厚の蛍光膜を得るために、ま
た、得られたペーストの塗布特性を確保するためにも重
要である。なお、上記の混合割合の好ましい範囲は10
〜45重量%である。
ト組成物は、細管ランプ、PDPを初め、その種類、形
態等の如何に関係なく、蛍光膜形成に際して、所定の形
状の真空外囲器の内側又は外側に塗布し、これを乾燥
し、さらに焼成する工程を必要とする真空紫外線励起発
光素子の製造において、発光輝度の劣化防止に有効であ
る。
る蛍光膜形成時の焼成工程での劣化の程度は次のように
して評価する。即ち、蛍光体ペースト組成物をガラス板
上に100μmの厚さで塗布し、120℃で30分乾燥
した後、これを450℃で30分間焼成して蛍光体塗布
膜を得る。この蛍光体塗布膜に146nmの真空紫外線
を照射して蛍光体を励起して発光させ、その時の発光色
の色度と、発光輝度を測定する。青色蛍光体の輝度は、
その発光色(色度点のy値)に比例して大きく変わるの
で、発光色y値の異なる蛍光体間の発光効率を比較する
簡便な方法として、発光輝度をy値で割った値を比較す
ることが一般に行われている。
スト組成物の焼成後の発光輝度をそのy値で割った値
(発光効率=発光輝度/y値)をそれぞれ求め、EuA
lO3を含まないEu付活アルミン酸塩蛍光体含有ペー
スト組成物の場合の発光効率を100%とした時の相対
値を求めて評価した。
は、本発明の蛍光体ペースト組成物を用いる以外は、従
来の真空紫外線励起発光素子と同様にして蛍光膜を形成
して製造する。即ち、本発明の蛍光体ペースト組成物を
外囲器の内外に塗布し、乾燥し、焼成して蛍光膜を形成
し、さらに電極を取り付け、内部を排気した後、希ガス
等を封入して完成する。
製した。この蛍光体ペーストをガラス板上に100μm
の厚さで塗布し、120℃で30分間乾燥した後、45
0℃で30分間焼成して比較例の蛍光膜を得た。得られ
た蛍光膜に146nmの真空紫外線を照射して蛍光体を
励起させ発光させて比較例の蛍光膜の発光効率(発光輝
度/色度点のy値)を求めこれを100%として以下の
実施例の発光効率を表記した。なお、上記のBa0.9 E
u0.1 MgAl10O17蛍光体のCuKα1線による粉末
X線回折パターンを調べて、EuAlO3 に対応する回
折線のないことを確認した。
製した。この蛍光体ペーストをガラス板上に100μm
の厚さで塗布し、120℃で30分間乾燥した後、45
0℃で30分間焼成して実施例1の蛍光膜を得た。実施
例1の蛍光膜に146nmの真空紫外線を照射して蛍光
体を励起させて発光させたところ、発光効率(発光輝度
/y値)は、比較例の蛍光膜(α値=0)の発光効率の
130%であった。なお、上記蛍光体混合物は、CuK
α1線による粉末X線回折パターンがBa 0.9 Eu0.1
MgAl10O17蛍光体の回折指数107の強度に対す
る、EuAlO3 の回折指数200の強度の比(α値)
が0.06になるように調製した。以下の実施例も同様
である。
2の蛍光膜を得た。この蛍光膜の発光効率(発光輝度/
y値)は、比較例の蛍光膜(α値=0)の発光効率の1
34%であった。
3の蛍光膜を得た。この蛍光膜の発光効率(発光輝度/
y値)は、比較例の蛍光膜(α値=0)の発光効率の1
42%であった。
4の蛍光膜を得た。この蛍光膜の発光効率(発光輝度/
y値)は、比較例の蛍光膜(α値=0)の発光効率の1
30%であった。
5の蛍光膜を得た。この蛍光膜の発光効率(発光輝度/
y値)は、比較例の蛍光膜(α値=0)の発光効率の1
24%であった。
製した。この蛍光体ペースト組成物を外径4mmのガラ
ス管内に塗布し、120℃で60分間乾燥した後、60
0℃で10分間焼成し、内壁に実施例6の蛍光膜を形成
した。このガラス管の両端にニッケル製の電極を付け、
管内を真空に排気した後Ne98%−Xe2%のガスを
50Torr封入して真空紫外線励起発光素子を得た。
この真空紫外線励起発光素子に交流電圧を印加して発光
させた。この時のガラス管の中心部の発光効率(発光強
度/y値)は、α値=0のBa0.9 Eu0.1 MgAl10
O17蛍光体を用いた以外は上記と同様にして作製した比
較用真空紫外線励起発光素子の発光効率(発光強度/y
値)の120%であった。
より、蛍光膜形成工程の焼成時における輝度劣化を大幅
に抑制することができ、発光効率の改善された青色発光
アルミン酸塩蛍光体からなる蛍光体ペースト組成物の提
供と、この蛍光体ペースト組成物を用いて蛍光膜を形成
した真空紫外線励起発光素子の提供を可能にした。
Claims (5)
- 【請求項1】 Ba、Sr及びCaの群より選択され
た少なくとも1種のアルカリ土類金属元素、Eu元
素、Mg、Zn及びMnの群より選択された少なくと
も1種の元素、並びにAl元素を含有するアルミン酸
塩蛍光体と、EuAlO3 との混合物をバインダー樹脂
中に分散してなることを特徴とする蛍光体ぺ一スト組成
物。 - 【請求項2】 上記アルミン酸塩蛍光体が、下記一般式
で表されることを特徴とする請求項1記載の蛍光体ペー
スト組成物。 (M1 1-xEux )O・a(M2 1-y, Mny )O・(5.
5−0.5a)Al2 O3 (但し、上記式中、M1 はBa,Sr及びCaからなる
群より選択される少なくとも1種のアルカリ土類金属元
素を表し、M2 はMg及び/又はZnを表し、a、x及
びyはそれぞれ0<a≦2、0<x<1、及び0≦y<
1 なる条件を満たす数である) - 【請求項3】 上記混合物にCuKα1特性X線を入射
させたときに得られる粉末X線回折パターンのうち、上
記アルミン酸塩蛍光体結晶に固有の回折指数107の強
度に対する上記EuAlO3 結晶に固有の回折指数20
0の強度の比が0.005〜0.30の範囲にあること
を特徴とする請求項1又は2記載の蛍光体ペースト組成
物。 - 【請求項4】 上記ペースト組成物中の上記混合物の含
有率が5〜60重量%であることを特徴とする請求項1
〜3のいずれか1項に記載の蛍光体ペースト組成物。 - 【請求項5】 蛍光膜を有する真空外囲器内に希ガスを
封入し、該希ガスの放電によって放射される真空紫外線
で上記蛍光膜を励起して発光させる真空紫外線励起発光
素子において、上記蛍光膜が、請求項1〜4のいずれか
1項に記載の混合物を含有することを特徴とする真空紫
外線励起発光素子。
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JP19113398A JP3856356B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 蛍光体ペースト組成物及び真空紫外線励起発光素子 |
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JP2003073667A (ja) * | 2001-08-31 | 2003-03-12 | Toray Ind Inc | 蛍光体および蛍光体ペースト |
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